Simulation i Fremtidens Forsvar€¦ · UKLASSIFICERET Peter Gyde Hansen, Douhet UKLASSIFICERET 6...

UKLASSIFICERET

UKLASSIFICERET

FORSVARSAKADEMIET Fakultet for Strategi og Militære Operationer Institut for Operationsstøtte og Simulation VUT-II/L- STK 2005/06 Kaptajn Peter Gyde Hansen april 2006

Simulation i fremtidens Forsvar

Problemformulering Hvor effektive bliver fremtidens simulationssystemer og i hvilken grad bliver de i stand til at erstatte virkeligheden?

I hear... and I forget I see... and I remember I do... and I understand

Speciale Confucius, 500 f.kr.

UKLASSIFICERET Peter Gyde Hansen, Douhet

UKLASSIFICERET

Resumé Den teknologiske udvikling indenfor simulatorbaseret træning er ved at ændre den almene opfattelse af, hvad der er muligt. Sammenholdt med den stadige større automatisering af materielsystemerne skabes et øget behov for de indlæringsmæssige kvaliteter. I forbindelse med et af Forsvarets største anskaffelsesprojekter nogensinde vil simulation blive en naturlig del af hverdagen, hvorfor det findes interessant at undersøge effektiviteten af systemerne. Følgende problemformulering ligger til grund for specialets analyse:

Hvor effektive bliver fremtidens simulationssystemer og i hvilken grad bliver de i stand til at erstatte virkeligheden?

Som grundlag for løsningen af opgaven er der foretaget en afgrænsning til et enkelt simula-tionssystem, som er baseret på Virtual Reality teknologi. En teknologi som har præsenteret en markant teknologisk udvikling over de seneste år. Kognitiv System Teori er blevet anvendt til at belyse det virtuelle systems læringsmæssige kvaliteter indenfor de forskellige adfærdsmæssige kategorier. Metodisk er selve opgaven opdelt i to søjler, hvoraf den ene er baseret på en analyse af begreberne simulation og rea-lisme og den anden søjle en analyse af den valgte case. En case der tager udgangspunkt i erstatningen for Flyvevåbnets nuværende jagerfly, hvor den mest sandsynlige kandidat er det amerikanske F-35 Joint Strike Fighter. Leverandøren er i færd med at udvikle simulatorer til uddannelse af personelkategorier, som ikke tidligere har haft den store fokus, såsom ek-sempelvis flyteknisk personel. Den såkaldte Virtual Engine Trainer til uddannelse af disse er valgt som specialets case, da den byder på såvel helt nye tekniske muligheder som pæda-gogiske idéer. Systemets effektivitet har været underkastet et antal studier, hvoraf det fremgår, at der virke-lig er tale om banebrydende teknologi. Eleven i centrum er det pædagogiske udgangspunkt, hvilket medfører en direkte opfyldelse af den kommende brugergruppes krav og behov. Gra-den af realisme som denne simulator kan præstere, gør det svært at skelne virkelighed fra simulation, hvilket yderligere forstærker systemets effektivitet. Muligheden for gennemførel-se af praksisnær uddannelse i skolemiljøet vil højne afgangsniveauet samt give mulighed for en afkortning af praktikperioden i den operative enhed. Yderligere fokuserer systemet på en stor grad af selvlæring, hvorfor behovet for instruktører reduceres. Konklusionen på specialet viser, at fremtidens simulationssystemer vil sætte nye standarder for den læringsmæssige effekt og yderligere vil de kunne præsentere en grad af realisme, der gør det vanskeligt for aktøren at skelne oplevelsen fra virkeligheden. Analysen viser en direkte målbar resultatmæssig fremgang i forhold til de nuværende sy-stemer. Effekten er dels et produkt af den individuelle fokusering samt en mere målrettet tilgang for behovet for træningen, som i begge tilfælde bidrager positivt til aktørens motivati-on. Da aktøren bliver en integreret og aktiv del af selve det simulerede læringsmiljø, vil graden af realisme automatisk blive høj. Med tilføjelsen af supplerende sansestimuli vil denne opfat-telse blive yderligere forstærket. Fremtidens virtuelle simulationssystemer vil sætte nye standarder for, hvad der er muligt i uddannelses- og træningssammenhæng.


UKLASSIFICERET

INDHOLDSFORTEGNELSE Forside Resumé 1. INDLEDNING .....................................................................................................................5

1.1 Opgavediskussion ....................................................................................................6 1.2 Problemformulering ..................................................................................................7 1.3 Problemanalyse........................................................................................................7

1.3.1 Teori ..................................................................................................................8 1.3.2 Operationalisering af teori .................................................................................8 1.3.3 Analysemodel....................................................................................................8 1.3.4 Afgrænsninger.................................................................................................10 1.3.5 Vægtning .........................................................................................................10

1.4 Kilder ......................................................................................................................10 1.5 Formalia .................................................................................................................11

2. KOGNITIV SYSTEM TEORI .............................................................................................12 2.1 Skills Rules Knowledge ..........................................................................................12

2.1.1 Færdighedsbaseret adfærd.............................................................................12 2.1.2 Regelbaseret adfærd.......................................................................................13 2.1.3 Kundskabsbaseret adfærd ..............................................................................13

2.2 Sammenfatning ......................................................................................................13 3. SIMULATION OG SIMULATORER..................................................................................14

3.1 REDEGØRELSE ....................................................................................................14 3.1.1 Kategorisering .................................................................................................14

3.1.1.1 Computer Based Trainers (CBT)..............................................................15 3.1.1.2 Part Task Trainers (PTT)..........................................................................15 3.1.1.3 Full Mission Trainers (FMT) .....................................................................15

3.1.2 Karakteristika af simulation..............................................................................16 3.1.3 Hvorfor simulation? .........................................................................................16 3.1.4 Fremtidig anvendelse ......................................................................................18

3.2 ANALYSE...............................................................................................................20 3.2.1 Kategorisering .................................................................................................20 3.2.2 Karakteristika...................................................................................................20 3.2.3 Behovet for simulation.....................................................................................21 3.2.4 Fremtiden ........................................................................................................21 3.2.5 Kognitiv System Teori .....................................................................................22

3.3 Delkonklusion .........................................................................................................22 4. REALISME .......................................................................................................................24

4.1 REDEGØRELSE ....................................................................................................24 4.1.1 Grader af realisme...........................................................................................24 4.1.2 Nødvendig realisme ........................................................................................25

4.2 ANALYSE...............................................................................................................25 4.2.1 Grader af realisme...........................................................................................26 4.2.2 Nødvendig realisme ........................................................................................26 4.2.3 Kognitiv System Teori .....................................................................................26

4.3 Delkonklusion .........................................................................................................26


UKLASSIFICERET

5. JOINT STRIKE FIGHTER SIMULATION .........................................................................27 5.1 REDEGØRELSE ....................................................................................................27

5.1.1 Virtual Reality generelt ....................................................................................27 5.1.2 JSF Virtual Engine Trainer ..............................................................................27

5.1.2.1 Systembeskrivelse ...................................................................................27 5.1.2.1.1 Autonomic Logistics Information System ..............................................27 5.1.2.1.2 Platformen.............................................................................................28

5.1.2.2 Pædagogisk idé .......................................................................................29 5.1.2.3 Effektivitet.................................................................................................30

5.2 ANALYSE...............................................................................................................32 5.2.1 Virtual Reality ..................................................................................................32 5.2.2 JSF Virtual Engine Trainer ..............................................................................33 5.2.3 Systembeskrivelse ..........................................................................................33 5.2.4 Pædagogisk idé...............................................................................................33 5.2.5 Effektivitet........................................................................................................34 5.2.6 Kognitiv System Teori .....................................................................................35

5.3 Delkonklusion .........................................................................................................36 6. SYNTESE .........................................................................................................................37

6.1 Komparativ analyse af empiri .................................................................................37 6.1.1 Adfærdsbaseret læring....................................................................................37 6.1.2 Realisme .........................................................................................................37 6.1.3 Effektivitet........................................................................................................37

6.1.3.1 Tid ............................................................................................................37 6.1.3.2 Økonomi...................................................................................................38

6.2 Komparativ analyse af empiri og case....................................................................38 6.2.1 Adfærdsbaseret læring....................................................................................38 6.2.2 Realisme .........................................................................................................38 6.2.3 Effektivitet........................................................................................................38

6.2.3.1 Personelressourcer ..................................................................................39 7. KONKLUSION..................................................................................................................39 8. PERSPEKTIVERING........................................................................................................40 Tillæg A, bibliografi Bilag 1, Specialestruktur


UKLASSIFICERET 5

1. INDLEDNING Confusius’ udtalelse, som præger forsiden af dette speciale, er hele 2500 år gammel men stadig lige aktuel. Hans mening om nødvendigheden i at gå ud over akustiske og visuelle hjælpemidler, synes oven i købet at have fået endnu mere liv i takt med den teknologiske udvikling, som bringer simulationstræning tættere og tættere på virkeligheden. Netop denne eksplosive teknologiske udvikling har medført, at næsten hvert eneste hjem i dag har en computer. Udviklingen af disse computere har været uoverskuelig, idet der for bare tyve år siden i praksis kun var mulighed for at benytte disse som et godt alternativ til skrivemaskinen og som base for meget simple spil. I dag er der stort set ingen grænser for, hvilke programmer man kan anskaffe til hjemmecomputeren. Spilleverden byder på en bred variation af særdeles komplekse simulatorer indenfor flyvning, søfart, kørsel samt krigsspil for bare at nævne nogle få eksempler. Forsvaret har benyttet simulatorer gennem lang tid, hvoraf det vel er flysimulatoren, der er mest kendt. Et system der i lang tid har været forbundet med astronomiske anskaffelsesom-kostninger og som har medført, at Flyvevåbnet i de fleste tilfælde har været nødsaget til at deles med andre lande om anskaffelse og brug af disse. Der findes mange alternativer in-denfor simulation og noget af det nyere er virtuelle systemer, hvor man på det nærmeste bliver ført ind i selve den simulerede virkelighed. I mine to sidste tjenesteperioder har jeg været involveret i en række projekter, hvor simulati-on på mange forskellige niveauer har været et gennemgående emne. Lige fra simpel com-puter baseret træning ved vores grunduddannelser til køretøjs-, fly- og brandslukningssy-stemer i fuld skala. Indenfor den nærmeste fremtid, vil simulationsudstyr præge de fleste uddannelsesretninger til optimering af indlæringen. I takt med udviklingen af platformene for systemerne, er man blevet i stand til at levere virkelighedsnære produkter i højere og højere grad, hvilket har gjort de virtuelle systemer særligt interessante. I forbindelse med en af Forsvarets største materielanskaffelser nogensinde, vil træning og uddannelse med simulationssystemer blive en helt naturlig del af hverdagen. Det drejer sig om erstatningen af de nuværende F-16 kampfly, hvor den mest sandsynlige kandidat er det amerikanske F-35 Joint Strike Fighter (JSF). Denne platform medfører træning og uddannel-se, som er så domineret af simulation, at der på væsentlige områder helt må undværes ”rig-tig” træning. Eksempelvis bliver der ikke produceret tosædede træningsudgaver af flyene med plads til instruktør og elev, hvilket medfører, at piloterne går direkte fra simulatortræning til første skarpe flyvning alene. Dette stiller naturligvis særdeles store krav til disse nye træ-ningssystemer og det forekommer derfor utroligt spændende at undersøge, hvor effektive disse systemer egentlig bliver og til hvilken undervisning de vil være bedst egnede. Historisk har rum- og luftfartsindustrien været retningsgivende for den øvrige industri, hvorfor det også fremtidigt må forventes, at andre materielplatforme i fremtiden vil drage nytte af denne udvikling. Yderligere kan det også konstateres, at de amerikanske producenter er absolut førende på det teknologiske plan. Et forhold der gør det ekstra interessant at benytte JSF projektet som base for denne opgave, da det højst sandsynligt vil blive virkelighed for materielsystemer på langt de fleste niveauer.


UKLASSIFICERET 6

1.1 OPGAVEDISKUSSION ”Anvendelse af simulationssystemer i fremtidens Forsvar” er opgavens overordnede formu-lering. Denne kræver en forklaring af nøgleområderne: Simulationssystemer og fremtidens Forsvar. Simulationssystem At simulere betyder at efterligne eller at repræsentere et eller andet. Hvad der efterlignes eller repræsenteres afhænger af formålet for simulationen, som overordnet kan opdeles i tre hovedgrupper:1 I forbindelse med forskning. Eksempelvis ved design af nye og komplekse bygningsværker eller dele af udstyr, der kan testes ved simulation. Som testredskab for færdigheder. Jobansøgere bliver præsenteret for simulerede opgaver for at teste deres evner i forhold til et krævet niveau. Piloter testes i simulatorer for at sikre, at de kan fortsætte træningen i rigtige fly Til træning og uddannelse. Simulatorer er ofte designet med henblik på, at træning kan finde sted. De mest simple former for simulation er brugen af papir og blyant, modeller, fotografier eller lignende. Det er dog primært de computerbaserede systemer, der er interessante i denne sammenhæng, da den processorhastighed sådanne besidder, kan benyttes til at pro-ducere særdeles komplekse simulationer. Det er netop denne kompleksitet, der gør disse træningshjælpemidler interessante at udforske. NATO fokuserer yderligere på nogle områder, som er relevante for helhedsforståelsen og anvendelsesmulighederne for emnet:2 Forsvarsplanlægning. Til dette formål kræves modeller af en mere analytisk karakter, hvilket specielt gør sig gældende indenfor dimensioneringsopgaver på strategisk niveau. Beslutningsstøtte. Sådanne systemer er som udgangspunkt relevante i enhver fase af be-slutningskredsløbet. Anskaffelser. Teknologien går ud på at modulere alle faser af en materielgenstands livscy-klus fra idé til udfasning. Virtual Reality teknologi giver, specielt i koncept og konstruktionsfa-sen, fantastiske muligheder for at eksperimentere med systemet og dets funktioner til relativt begrænsede omkostninger.3 Af ovennævnte emneområder vil der i det efterfølgende blive fokuseret på træning og ud-dannelse, hvilket også er det emne, der har haft den største fokus og interesse hidtil. Udvik-lingspotentialet er fortsat stort og selvom det kan virke utroligt, lader det til, at teknologien synes at være på den første del af udviklingskurven og altså langt fra stagnerende. Trods denne umiddelbare afgrænsning, byder dette ene underemne på en meget stor og bred variation af anvendelsesmuligheder, hvilket anskueliggøres senere. Fremtidens Forsvar Udviklingen indenfor emneområdet foregår, som tidligere nævnt i et voldsomt tempo, hvilket vanskeliggør mulighederne for korrekt forudsigelse. Derfor vælges en tidshorisont indenfor det ”forudsigelige” perspektiv, hvilket eksempelvis i forbindelse med JSF projektet vil sige en tidshorisont, der strækker sig til 2016 – ’20 for så vidt angår ibrugtagning. Det vurderes som en fornuftig tidshorisont i denne forbindelse, idet netop dette projekt er tvunget til at skue så

1 Patrick, John. “Training Research and Practice”. s. 487. 2 NATO Modeling and Simulation (M&S) Master plan, 1998. 3 Militært tidsskrift, december 2001.


UKLASSIFICERET 7

langt ud i fremtiden og at de produkter, der introduceres i netop dette projekt, derfor med rette kan defineres som fremtidens simulationssystemer. Forsvaret kan vælges defineret bredt eller snævert, men det afgørende i denne opgave er, at det ikke har den store relevans, hvorvidt det ene eller andet vælges. Årsagen er, at der tages umiddelbart udgangspunkt i JSF projektet, som i første omgang begrænser sig til Fly-vevåbnet, men som tidligere nævnt vil den tilhørende teknologi med stor sandsynlighed vide-reføres til øvrige værn, hvorfor definitionen af Forsvaret netop ikke har relevans i forhold til opgaveløsningen. 1.2 PROBLEMFORMULERING Ud fra ovenstående opgavediskussion opstilles følgende problemformulering:


Ovenstående sætning er formuleret i fremtid, hvilket umiddelbart virker problematisk i forhold til en undersøgelse af systemernes effektivitet. Udviklingen og produktionen er imidlertid i fuld gang og der foretages omfattende test af de nye funktionaliteter, hvorfor en analyse af systemerne vurderes mulig. Formålet med indeværende opgave er at undersøge fremtidens systemer i forhold til de nu-værende, samt hvilke muligheder disse giver i det læringsmæssige miljø. Da dokumentation vedrørende simulation i almindelighed og for de nyere systemer i særde-leshed ikke lader til at følge med den teknologiske udvikling, foretages en diskussion af fremtidens simulationssystemer på baggrund af generelle beskrivelser af simulation og simu-latorer. I forlængelse af den indledende overordnede begrebsdefinition medfører ovenstående pro-blemformulering yderligere et behov: Udtrykket ”erstatte virkeligheden” hænger nøje sammen med begrebet realisme og i hvilken grad denne kan skabes. De forskellige grader af realisme anvendes som følger:4 Lav realisme: Anvendes ved indlæring af grundlæggende færdigheder og viden, der efterføl-gende øves videre i mere realistiske simulatorer eller rigtige systemer. Moderat realisme: Anvendes hvor simulatoren kun erstatter dele af uddannelsen på de rigti-ge systemer eller, hvor overførelsen af færdigheder kan kontrolleres på det rigtige system. Høj realisme: Anvendes hvor det er for farligt eller for miljøbelastende at gennemføre ud-dannelse eller kontrol på de rigtige systemer. I disse tilfælde kommer simulatoren ofte til at stå alene, da det ikke er muligt at foretage kontrol af indlæringen på de rigtige systemer. 1.3 PROBLEMANALYSE Ovenstående problemformulering kræver en yderligere fokusering og afgrænsning for at ud-lede de emner, der skal lede til den endelige besvarelse. Problemanalysen vil fastsætte valg af teori, samt hvilken analysemodel der vælges. Sluttelig vil der blive foretaget en vægtning af den valgte afgrænsning.

4 Farmer, Eric m.fl. ”Handbook of Simulator-based Training”.


UKLASSIFICERET 8

1.3.1 Teori Som teoretisk fundament for opgavens løsning benyttes Kognitiv System Teori5, hvilket er Systemteori indeholdende den menneskelige faktor som en eksplicit del af systemet. Det drejer sig primært om, hvordan interaktionen mellem menneske og maskine foregår og hvordan denne viden kan danne grundlag for design af systemer, som respekterer den menneskelige tankegang. I forlængelse af denne teori har professor Jens Rasmussen fra Risø opdelt de menneskelige adfærdsformer i tre kategorier som overordnet karakteriseres under titlen: ”Skills Rules Knowledge”:6

• Færdighedsbaseret adfærd. Overvejende automatiseret adfærd der ikke medfører den store bevidste tankevirksomhed.

• Regelbaseret adfærd. Er mere bevidst end færdighedsbaseret, men har stadig et element af automatisering. Det kan for eksempel være udførelsen af en længere pro-cedure som løsning på et problem.

• Kundskabsbaseret adfærd. Evnen til selvstændig analyse og problemløsning. I mod-sætning til de to øvriges præetablerede adfærd, er der et stærkt element af kreativitet i denne.

Med ovenstående opdeling kan systemets læringsmæssige kvaliteter vurderes ud fra nogle klart adskilte kategorier. 1.3.2 Operationalisering af teori Som grundlag for analysen, vil denne teori blive benyttet til at vurdere de valgte emner i for-hold til problemformuleringen og specielt i forhold til det valgte system. Det vil primært blive gennemført som en diskussion af i hvor høj grad systemet kan erstatte virkeligheden og hvor effektivt det er som undervisningsplatform. I forlængelse af beskrivelsen af selve simulati-onssystemet, vil teorien blive benyttet til at fokusere indenfor hvilke kategorier og på hvilket niveau, træningsplatformen er bedst egnet. 1.3.3 Analysemodel Som analysemodel vælges en klassisk empirisk model, med opdelte redegørende hen-holdsvis analyserende underafsnit. Der foretages en analyse med afsluttende delkonklusion i hvert kapitel, som vist i figur 1.

Kapitel 3 Kapitel 4 Emne 1 Emne 2

Figur 1. Klassisk-empirisk analysemodel.7 Dispositionen for specialet tager udgangspunkt i en indledende diskussion og afgrænsning af det overordnede emne. Efterfølgende foretages en mere detaljeret beskrivelse af den valgte teori, som benyttes i forbindelse med de efterfølgende analyser. Disse analyser opde-les overordnet i to søjler, som hver især indeholder et generelt afsnit efterfulgt af nogle mere 5 Også kaldet Human Engineering, hvor mennesket optræder som en naturlig og integreret del af systemet. 6 Rasmussen, Jens m.fl. ”Cognitive System Engineering”, s. 107 7 IFS VEJSAM af 8. august 2005, Tillæg Skrivemetoder.


UKLASSIFICERET 9

specifikke. Analysen i hver af de to søjler indeholder et teoriafsnit, hvor de enkelte emner diskuteres i forhold til denne. I den første søjle beskrives begreberne simulation og simulatorer i generelle termer med udgangspunkt i kategorisering og karakteristika samt et afsnit om årsagen til, at simulation i det hele taget finder så stor anvendelse. Kapitlets generelle del afsluttes med en tidsmæssig perspektivering, hvor systemernes forventede udviklingsmuligheder anskues. Et afsnit der anvendes til at sammenligne udviklingstendenserne i forhold til det valgte system. Den anden søjle fokuserer udelukkende på det valgte system, hvor en generel gennemgang af den valgte kategori foretages og siden en decideret systemspecifik. Ovenstående to søjler udgør kapitel tre til fem.

Figur 2. Specialestruktur. 8

Illustrativt er strukturen som angivet i figur 2, hvor det fremgår, at der efter analysen af de enkelte søjler foretages en syntese af de afdækkede delkonklusioner. Denne syntese har til formål at sammenfatte de gennemførte analyser og dermed være i stand til at opstille brug-bare konklusioner på baggrund af de fundne delkonklusioner. Syntesen udgør kapitel seks. Specialets konklusion søger at besvare problemformuleringen på baggrund af den foretagne analyse. Afsnittet skal således resultere i en samlet vurdering af det valgte simulationssy-stem for så vidt angår effektiviteten samt evnen til at efterligne virkeligheden. Hvor effektivt det valgte system er, vil blive målt såvel på den træningsmæssige som på den ressource-mæssige effekt, hvor tid, normer og økonomi vil blive benyttet som målbare variable. Syste-mets grad af realisme vil blive målt ud fra en subjektiv vurdering på baggrund af den gene-relle gennemgang samt en analyse af den specifikke. Konklusionen udgør kapitel syv. Specialets afsluttende kapitel foretager en perspektivering af simulationskategoriens effekti-vitet og brugbarhed udover den fastsatte afgrænsning.

8 Kan betragtes i fuld størrelse i bilag 1.


UKLASSIFICERET 10

1.3.4 Afgrænsninger Indenfor emnet træning og uddannelse findes en meget bred variation af simulationsudstyr. Lige fra de helt simple og forholdsvis billige computerbaserede trænere (CBT) til de største og meget kostbare systemer (Full Mission Trainers). Da det overordnede specialeemne om-handler fremtidens simulationssystemer, synes det mest spændende og interessant at foku-sere på de systemer, hvor udviklingen har været størst indenfor den seneste tid og som lige-ledes byder på de nyeste af slagsen. Ifølge Forsvarets Forskningstjeneste (FOFT) kan der forventes en massiv indførelse af Vir-tual Reality teknologi i fremtidens uddannelses- og træningsmiljøer.9 Simulationssystemerne vil i stigende grad gøre brug af virtuel virkelighed, så den relevante uddannelse og træning kan foregå i miljøer, der ligner de tilsvarende operative. Emnet synes derfor interessant at undersøge nærmere og til dette formål vælges det tidlige-re omtalte JSF projekt, hvor der i høj grad er tale om fremtidsforskning, som svarer overens med den tidshorisont, som FOFT refererer til jævnfør ovenstående udtalelser. I forbindelse med dette anskaffelsesprojekt er der specielt ét simulationssystem, der skiller sig ud. Det drejer sig om platformen for uddannelse af flyteknikere, hvor en såkaldt ”Virtual Engine Trai-ner” er under udvikling. Et imponerende og spændende system, som udover en nyskabende og fantastisk teknik tillige benytter helt nye pædagogiske principper. En analyse af et sådant system kan anskues fra mange vinkler. I denne analyse vil der blive fokuseret på selve simulationssystemets effektivitet og hvor realistisk det opleves af bruger-ne. Såfremt erstatningsanskaffelsen af jagerfly til Flyvevåbnet skulle falde på et alternativt pro-dukt, vil teknologien indenfor dette emneområde ikke stoppe. Det er derfor overvejende sandsynligt, at fremtidens forsvar vil komme til at stå overfor et lignende simulationssystem, hvorfor analysen vurderes at have sin berettigelse uanset typevalget. 1.3.5 Vægtning Af den valgte afgrænsning vil der blive lagt tyngde indenfor beskrivelsen af selve den virtuel-le træner og anvendelsen af de nye pædagogiske principper. De øvrige emner der gennem-gås, skal primært benyttes som basis for disse emner. Af de indledende generelle empiriske kapitler vil karakteriseringen og årsagerne til brugen af simulatorer blive tillagt mest vægt. Begrebet realisme indgår naturligt i samtlige diskussioner, hvorfor selve kapitlet omhandlende dette emne er begrænset. 1.4 KILDER Overordnet skal det nævnes, at dokumentationen ikke lader til at følge med udviklingen in-denfor hardwaren. Nogle af kilderne er derfor ikke så opdaterede som det kunne være øn-sket, men suppleret med rapporter, tidsskrifter og testresultater vurderes materialet at kunne give et godt og ajourført billede af virkeligheden til brug for et grundigt studie af det valgte emne. Kildematerialet i forbindelse med test af det valgte system er baseret på producentens egne undersøgelser. Af den årsag kan der stilles spørgsmålstegn ved reliabiliteten af denne empi-ri, men da projektet moniteres af en bred repræsentation af deltagere fra de forskellige part-nerlande, vurderes pålideligheden at være tilfredsstillende. Specielt når de suppleres med eksterne undersøgelser fra alternative kilder. Anvendte kilder fremgår af bibliografien i tillæg A.

9 FOFT Rapport nr. M-16/2005, s. A56.


UKLASSIFICERET 11

1.5 FORMALIA Specialet er udarbejdet i overensstemmelse med Institut for Strategi Vejledningssamling af 8. august 2005. Fodnoter benyttes primært i forbindelse med henvisning til kilder samt til uddybning eller forklaring af begreber. Specialet er baseret på åbne kilder samt et antal leverandørtests. Ingen af disse kilder er i sig selv klassificeret og der inddrages ej heller klassificerede perspektiveringer i analysefa-sen, hvorfor specialets samlede klassifikationsgrad angives til uklassificeret. Hvor det anses for mest hensigtsmæssigt forekommer engelske begreber eller sætninger. Årsagen til dette er, at det ikke altid er muligt at oversætte til dansk såfremt en fornuftig for-ståelse ønskes bibeholdt.


UKLASSIFICERET 12

2. KOGNITIV SYSTEM TEORI Kognitiv System Teori er System Teori med mennesket som en integreret del af systemet. Der fokuseres på, hvordan mennesket interagerer med miljøet og forsøger at designe sy-stemer, der respekterer den menneskelige tankegang. Indenfor det overordnede teoribegreb forekommer et antal forskellige undergrupper, hvoraf ”Skills-Rules-Knowledge” er en model, der blev udviklet, som en kognitiv teori for informati-onsprocesser og perception i forbindelse med felt-studier af proceskontrol. Denne teori vil blive benyttet som teoretisk grundlag for indeværende opgave. 2.1 SKILLS RULES KNOWLEDGE Professor Jens Rasmussen fra Risø introducerede denne model, som et værktøj til systema-tisk beskrivelse af hvordan menneskelig intervention gør sig i et højrisiko miljø, som kraft-værker eller lignende. Dette bryder med tidligere modeller for menneskelig aktivitet, som var baseret på kvantitative beslutningsteorier. En væsentlig begrænsning af disse kvantitative beslutningsmodeller er, at når de implementeres i det virkelige miljø, kan de have en ten-dens til at begrænse aktørernes beslutninger baseret på lignende handlinger, i stedet for at foretage fornuftige alternativer. Skills Rules Knowledge (SRK) er derimod fokuseret mod at dirigere aktørerne mod alternati-ve løsninger, som vil være mere hensigtsmæssige i forbindelse med løsning af specifikke problemer og derudover at støtte en lærende proces. Rasmussens SRK model er ikke et forsøg på at præsentere en ny teori vedrørende kogniti-on i et bredt perspektiv, men at forklare hvordan aktører læser og fortolker det præsenterede og hvordan dette relateres til denne aktørs situationsbestemte udførelse. Dog er SRK base-ret på feltstudier og observationer af aktører i virkelige miljøer, som tilføjelse til en teoretisk ramme til forståelse af menneskelig kognition og beslutningstagen. SRK skelner mellem følgende kategorier for aktørens adfærd: Færdigheds-, regel- og kund-skabsbaseret. Den følgende beskrivelse indeholder Jens Rasmussens originale formulerin-ger for menneskelig perception, fortolkning og handling. Modellen beskriver aktørernes ad-færdsmønster i forskellige situationer fra kendte til ukendte forhold indenfor hvilke handlinger forekommer. 10 2.1.1 Færdighedsbaseret adfærd Færdighedsbaseret adfærd refererer til sanse-apparataktivitet i forbindelse med handlinger, som efter erklæringen af en bevidst intention, forekommer uden bevidst kontrol. Denne type adfærd er kendetegnet ved et roligt, automatiseret og særdeles integreret adfærdsmønster. Sanseinputtet er ikke valgt eller observeret, da sanserne kun er orienterede mod det kræve-de miljø for ubevidst at opdatere og orientere det indre kort eller mentale model. I henhold til Jens Rasmussens termer: ”The man looks rather than sees”. I nogle tilfælde er udførelsen et kontinuerligt hele eller flow. I særdeleshed hvis handlingen kræver high-level kontrol, som eksempelvis cykling, hvor aktørens dygtighed er et resultat af opbyggelsen af et stort repertoire af automatiserede rutiner. Dette svarer til en situation, hvor aktøren opfatter (hører, ser, føler) og handler direkte i overensstemmelse med miljøet. Jens Rasmussen inkluderer dog et lag af en intern ”dynamisk verdens model”, som ubevidst op-dateres af aktøren. Årsagen til denne opdatering af den dynamiske model er for aktøren at modulere færdighederne i generelle termer. Eksempelvis tilpasser musikeren i et symfonior-

10 Rasmussen, Jens m.fl. ”Cognitive System Engineering”, s. 107.


UKLASSIFICERET 13

kester sig hele tiden i forhold til koncertsalens akustik, de øvrige musikeres færdigheder samt naturligvis dirigentens anvisninger.11 2.1.2 Regelbaseret adfærd Ved regelbaseret adfærd gælder, at kompositionen af sekvenser af rutiner, er typisk bevidst kontrolleret af et lagret sæt af regler eller procedurer. Disse regler eller procedurer stammer enten fra tidligere erfaringer, som tommelfingerregler eller heuristisk12 til problemløsning og planlægning. Adfærden er mål orienteret. Grænsen mellem færdighedsbaseret og regelba-seret adfærd er ikke tydelig, men grundlæggende optræder færdighedsbaseret adfærd uden personens bevidste opmærksomhed. Føromtalte cyklistevner kan være svære at beskrive i forhold til den lethed aktiviteten udfø-res med. Omvendt er high-level regelbaseret adfærd generelt baseret på eksplicit ekspertvi-den. Reglerne kan kommunikeres fra en person til en anden selvom iværksættelsen af en regel kan være svær at beskrive. Når eksempelvis en cyklist skal bestille en færge og per-sonen på forhånd er vidende om mulige ruter og sæsonpriser og muligvis også har kend-skab til alternativer (såfremt favoritruten eksempelvis er overbooket), så kan beskrivelsen for ”booking af favoritrute – procedure”, være svær at forklare.13 2.1.3 Kundskabsbaseret adfærd I modsætning til både færdigheds- og regelbaseret adfærd, som baseres på aktørens eks-pertise eller fra kommunikation med andre aktører, optræder kundskabsbaseret adfærd of-test, hvor der ikke forefindes know-how eller hvor tidligere erfaringer kan tjene som fordel. Viden er i denne kontekst defineret som: ”Besiddelse af en konceptuel struktureret model”. I denne er målet formuleret eksplicit, baseret på en analyse af miljøet såvel som det overord-nede mål for personen. Adfærden kan kun blive aktiveret, såfremt meningsfyldte og relate-rede strukturer af informationer er til stede. Cyklisten kan eksempelvis finde ud af, at alle færger er bookede. Fordi denne cyklist har kendskab til en konceptuel model af systemet af broer og offentlig transport i nærområdet, kan det besluttes at udforske mulighederne ved at kontakte venner og rejsebureauer eller ved at inddrage kortmateriel og undersøge, hvorvidt det er muligt at krydse vandet via bro, på cykel, gående eller med tog.14 2.2 SAMMENFATNING I dynamisk og komplekst arbejde med ukendte forhold, vil aktører forsøge at stole på kundskabsbaseret adfærd. Eksperter i kendte situationer vil stole på regelbaseret adfærd. Da bevidste processer effektivt behandler uforudsete problemer og underbevidste processer effektivt behandler kendte forhold, vil skift mellem disse typer af adfærd ofte foregå. De tre typer af adfærd er komplementære og de er alle nødvendige til opfyldelse af aktørernes mål. De fleste opgaver vil almindeligvis kræve simultan interaktion og overvejelse af alle tre typer af adfærd. Ovenstående teoretiske tilgang vil blive benyttet i de efterfølgende kapitler til at diskutere, hvorvidt de enkelte emner baseres på færdigheds-, regel- eller kundskabsbaseret adfærd eller en kombination af disse.

11 Rasmussen, Jens m.fl. ”Cognitive System Engineering”, s. 112. 12 Pædagogisk metode der fører eleverne til selv at gøre opdagelser. 13 Rasmussen, Jens m.fl. ”Cognitive System Engineering”, s. 119. 14 Rasmussen, Jens m.fl. ”Cognitive System Engineering”, s. 140.


UKLASSIFICERET 14

3. SIMULATION OG SIMULATORER 3.1 REDEGØRELSE Fra et pædagogisk perspektiv kan simulatorer beskrives som et redskab, der gør det muligt at gennemføre praksisnær uddannelse i et skolemiljø. Dette er den særlige gevinst ved si-mulatorstøttet uddannelse. Med praksisnær menes, at der trænes de færdigheder, den viden og de holdninger, der skal anvendes i den efterfølgende arbejdspraksis. Simulatorstøttet uddannelse placeres normalt som pædagogisk kategori mellem skolebaseret uddannelse og arbejdspladsbaseret, som for eksempel mesterlære eller On-the-Job-Training (OJT). Simula-torstøttet uddannelse henter virkemidler fra begge disse pædagogiske traditioner, hvorved muligheden for at minimere de faldgruber, der knytter sig til disse traditionelle uddannelser, kan forbedres.15 Der findes mange definitioner på begreberne simulator og simulation. De følgende definitio-ner er udarbejdet på baggrund af eksisterende militære og civile og det er primært den pæ-dagogiske vinkel, der er grundlaget for disse: En simulator er en genstand, fremstillet og anvendt med henblik på læring, der med integra-tion af menneske repræsenterer virkeligheden.16 I forlængelse af ovenstående defineres simulation således: En simulation er foregivelsen af et virkeligt systems udseende og/eller opførsel.17 Forskellen på disse to begreber er, at simulation ikke nødvendigvis inkluderer en simulator, men eksempelvis blot kan være, at eleven forestiller sig en situation. I dette tilfælde er simu-leringen ikke understøttet af en simulator. Simulation kan således være en beregning eller analyse, der ikke nødvendigvis indeholder en menneskelig aktør. En simulator vil derimod altid være indeholdt i simulation, hvorved forskellen mellem disse to begreber kan listes på følgende måde:18

• En simulator er en genstand, hvilket en simulation ikke behøver at være. • En simulator inkluderer et menneske, hvilket en simulation ikke behøver at gøre. • En simulator er fremstillet og anvendt med henblik på uddannelse, hvorimod en simu-

lation kan have forskellige formål. Simulation er alene en repræsentation af virkeligheden, hvor der ikke er angivet et medie, formål eller andet. Ovenstående opdeling kræver en yderligere kategorisering af simulatoren som uddannel-sesplatform for at kunne klarlægge brugen af dette pædagogiske redskab. 3.1.1 Kategorisering Overordnet er det for nuværende muligt at skelne mellem tre niveauer indenfor simulatorer, når det drejer sig om træning indenfor flyindustrien. De tre niveauer, som anskueliggøres ved figur 3, repræsenterer en ligefrem proportionalitet i forholdet mellem mulig realisme og pris og præsenterer samtidig et holistisk syn på simulator baseret træning for aktørernes samlede karrieremæssige uddannelse. Simulatoren betragtes som et redskab eller en hjælp til den livslange læring. Beskrivelsen af de enkelte niveauer er som følger: 15 Paideia, Forsvarsakademiet. 13. årgang, 2005. s. 31. 16 Paideia, Forsvarsakademiet. 13. årgang, 2005. s. 33. 17 Paideia, Forsvarsakademiet. 13. årgang, 2005. s. 34. 18 Paideia, Forsvarsakademiet. 13. årgang, 2005. s. 34.


UKLASSIFICERET 15

Figur 3. De tre niveauer af simulator baseret træning.19

3.1.1.1 Computer Based Trainers (CBT) PC-baserede løsninger som har til hensigt at træne færdigheder og kundskaber på et grund-læggende niveau (træningsniveau 1). Dette er opgaveorienteret og problemløsningstempoet bestemmes ofte selv ud fra den enkelte opgave. De fleste CBT systemer er forholdsvis sim-ple, hvor eleven præsenteres for et antal spørgsmål eller øvelser for at sikre, at den gen-nemgåede indlæring er opnået. Selv om systemet er baseret på en hel specifik målgruppe, er det ofte baseret på støtte og viden fra erfarne instruktører. Rent teknisk skal CBT syste-met være i stand til at svare effektivt og hurtigt samt være baseret på billigt og tilgængeligt computermateriel.20 3.1.1.2 Part Task Trainers (PTT) Kræver operativt lignende udstyr. Hensigten er at træne procedurer og systemkundskab på mellemniveau. Opgaveløsningen består primært i at løse opgaver, som er tillært på niveau 1, men med yderligere instrumenter og visuelle displays til visning af de igangsatte aktivite-ter. Modsat ovenstående kategori er der på dette niveau betydelige krav om realisme, hvilket stiller større krav til greb, kommunikationsudstyr, instrumentering med mere. Det er imidlertid ikke et krav, at disse forhold er baseret på rigtige instrumenter eller enheder, hvilket giver mulighed for introduktion af udstyr fra ordinære pc’ere samt en udpræget brug af touch skærme. Formålet med dette niveau er at træne bestemte procedurer som eksempelvis motortest el-ler afprøvning af instrumenter. Simulatorer bygget til PTT kan dog benyttes til yderligere og mere langvarige uddannelsesopgaver inklusive en stor variation af opgaver og situationer.21 3.1.1.3 Full Mission Trainers (FMT) Simulatorer i fuld skala, som normalt inkluderer modeller af virkeligt udstyr. Disse simulatorer har til hensigt at give en oplevelse af virkelighed og kategoriseres som træningsniveau 3. Træningsniveauet er baseret på de to ovenstående og kravet til realisme er højt ligesom kravet for processorhastighed og udstyr. Layoutet af simulatoren er meget tæt på det refere-rede udstyr og i nogle tilfælde et fuldstændigt replika. Greb og instrumenter er ofte de rigtige og gengivelsen af selve miljøet ligeledes tæt på virkeligheden. Dette niveau er specielt egnet

19 FORCE Technology. Recent Development in Simulation to Aid Training in the Maritime Industry. 20 Farmer, Eric m.fl. ”Handbook of Simulator-based Training”, s. 187. 21 Farmer, Eric m.fl. ”Handbook of Simulator-based Training”, s. 102.


UKLASSIFICERET 16

til træning og uddannelse af færdigheder, human factors, team work, beslutningstagen, stress-handling og kommunikation. Simulatorer på dette niveau kan benyttes til en bred vifte af træningsopgaver. Brugen af simulatoren som scene for rollespil, hvor fokus er på crew ressource management, kommunikative evner og team work generelt, er andre eksempler på brugen af disse typer af simulatorer. Til dette brug er det særdeles vigtigt, at den simule-rede scene er så tæt på virkeligheden som muligt, da denne del af træningen ellers kan in-tervenere med rollespillet. Der kan argumenteres for, at nævnte rollespil kan udføres med en simpel mock-up22, men dette er kun gældende såfremt der skal trænes simple procedurer. Hvis oplevelsen skal være total med hensyn til et særligt miljø, under særlige konditioner og om et særligt emne, er det vigtigt, at såvel scene som setting er realistisk.23 De tre niveauer er ofte internt forbundet da de matematiske modeller af fly, subsystemer, miljø med mere, som benyttes på niveau to og tre (PTT og FMT) er fuldstændig identiske med dem der benyttes på første niveau. Dette giver et fornuftigt og effektivt uddannelses-mæssigt ”flow” for den enkelte elev, da denne således ikke skal vænne sig til nye modeller og instrumenter, når der skiftes mellem de enkelte niveauer. 3.1.2 Karakteristika af simulation Simulation er altid en simplifikation af virkeligheden indeholdende de elementer, som er vur-deret decideret nødvendige for den effektive træning. Graden af fidelity24 kan være høj eller lav og dette forhold sættes ofte i kontrast i forbindelse med simulatorer. High-fidelity simulation giver mulighed for at simulere sjældent forekomne fejl og konditioner i en realistisk miljøkonfiguration. Det giver også gode muligheder for at træne færdigheds- og regelbaseret adfærd. I de fleste tilfælde kræver dette imidlertid omfattende træning, hvil-ket ofte er urealistisk henset til økonomi og tid. Low-fidelity simulation reproducerer kun delvist reference situationen og fokuserer således udelukkende på de emner, der er vurderet afgørende for den specifikke træningssituation. Under sådanne forhold kan adfærden være lettere at observere og tolke. Det er dog ikke sikkert, at den observerede aktivitet under disse konditioner er den samme som ved det refererede system. Såfremt der ønskes en sikring af sammenhængen mellem det simulerede og virkeligheden, kræves en velstruktureret og gennemtænkt træningsplan. Hvis dette forhold er udført i tilstrækkelig grad, viser undersøgelser, at effektiv træning kan opnås med anvendelse af systemer med lavere grad af fidelity. I takt med den forøgede automatisering af referencesystemerne, vil forskellen mellem disse to yderligheder formindskes, da behovet for at simulere denne fysiske reference således reduceres.25 3.1.3 Hvorfor simulation? Det er ofte ikke muligt eller ønskeligt at træne elever i den operative situation. Men herud-over kan der listes en række direkte årsager til valget af simulationsbaseret træ-ning/uddannelse: Utilgængelighed af opgaver i den operationelle situation: Der er mindst to tilfælde, hvor ope-rationelle opgaver er utilgængelige som træningsgrundlag. For det første i de tilfælde, hvor de ikke eksisterer, da det operative udstyr ikke er til stede eller taget i brug. For at være klar 22 En uddannelsesgenstand, der reflekterer det virkelige miljø. Bevægelige dele og diverse flows kan skues gennem åbninger i materialet eller via tilkoblede monitorer. 23 Farmer, Eric m.fl. ”Handbook of Simulator-based Training”, s. 104. 24 I hvor høj grad simulatoren er i stand til at efterligne det simulerede system. 25 Bainbrigde, Lisanne m.fl. ”Developing skills with information technology”. s. 287.


UKLASSIFICERET 17

til ibrugtagningen, vil det være et krav fra flere aktører, at simulation er mulig og tilgængelig. For det andet kan den operationelle situation forhindre mulighederne for simulation, når ek-sempelvis astronauter skal træne at flyve et rumfartøj og udføre en månelanding. 26 Omkostninger og muligheden for fejl: Fejl forekommer i forbindelse med træning, specielt i den indledende fase. Disse fejl kan enten være for omkostningsfulde eller for risikable til, at træning overhovedet kan finde sted i den operative virkelighed. Kirurger slippes ikke indled-ningsvis løs på rigtige patienter, ligesom pilotelever hellere foretager den indledende træning i simulatorer i stedet for de rigtige fly, indtil det fornødne eller krævede niveau er opnået. 27 Lavere pris ved simulation: Prisen på fly- og vedligeholdelsessimulatorer er væsentlig lavere end prisen for brug af operativt udstyr. Forskellige estimater er foretaget for fastsættelse af denne besparelse, hvoraf følgende er fremkommet:

Fly simulatorer kan opereres for en omkostning på 5 – 20 procent af prisen i forhold til brug af tilsvarende operativt udstyr. Middelværdien for denne undersøgelse er opgjort til 12 procent.

Udover den direkte omkostning på udstyret viser der sig at være yderligere økonomiske for-dele ved brugen af simulatorbaseret træning.

Piloter trænet i simulatorer behøvede mindre tid i flyene for at efterleve kravene end piloter, der udeluk-kende var trænet i fly. Omfanget af sparede flytimer udgjorde cirka halvdelen af timerne som blev brugt i simulatoren. Da flysimulatorer sparer cirka 50 procent af træningstiden i flyet og omkostningen kun udgør 12 procent, virker det umiddelbart klart, at simulatorer er cost-effective.

Ovenstående overbevisende billede af simulationssystemets gevinst giver kun et overordnet indblik. Der er forhold, som er vanskelige at sammenligne mellem de to miljøer, hvorved en fuldstændig undersøgelse vil være mere kompleks. 28 Tildeling af råd og vejledning: Simulatorer kan designes så eleven kan tilføres råd og vejled-ning vedrørende korrektheden af dennes handlinger i forbindelse med træningen. Disse råd, enten i form af ekstrinsisk29 tilbagemelding eller som direkte vejledning, kan være næsten umulige at give i et tilfredsstillende omfang i forbindelse med eksempelvis OJT. Denne eks-tra dimension vil forbedre læringsniveauet væsentligt. 30 Manipulation af opgavekompleksiteten: Det er ofte ønskeligt at manipulere med kompleksite-ten af træningsopgaven i løbet af træningen for at fremme opnåelsen af en ønsket adfærd. Den endelige opgave kan være så kompleks, at træningen bør designes så eleven udsættes for en række simple delopgaver som gradvist øges mod det komplekse mål. Denne metode dækker over mulighederne for at inkludere en række forskellige forhold, som det operative udstyr ikke kan tilbyde. Et antal forskellige scenarier, som kan simuleres når det passer ind i træningsplaner og ikke kun hvis det en sjælden gang forekommer i den operative verden. 31

26 Patrick, John. “Training Research and Practice”. s. 491. 27 Patrick, John. “Training Research and Practice”. s. 491. 28 Patrick, John. “Training Research and Practice”. s. 492. 29 Ydre, udvendig. 30 Patrick, John. “Training Research and Practice”. s. 492. 31 Patrick, John. “Training Research and Practice”. s. 493.


UKLASSIFICERET 18

Reducering af opgavestress: En operativ opgave kan være stressfuld af flere forskellige år-sager og det kan derfor være hensigtsmæssigt at reducere denne stress for opnåelse af en bedre læring. Betingelserne for opgavens løsning kan være stressende, som for eksempel mørke, varme, larm og vibrationer. I krig gennemføres mange opgaver i betingelser, som medfører stress for udøverne i form af mulig død eller tilskadekomst. En sænkelse af stress-niveauet vil øge indlæringen, men fra et instruktørmæssigt synspunkt forekommer en bety-delig ulempe. Såfremt det ikke kan lade sig gøre at indføre stressniveauet i den simulatorba-serede træning, vil det give en utilstrækkelig overførsel af træningen til det virkelige miljø. 32 3.1.4 Fremtidig anvendelse Den civile teknologiske udvikling, økonomiske begrænsninger for uddannelse og træning samt generelle forventninger til mere ”normale” arbejdsforhold vil skabe et stort behov for fjernundervisning og syntetiske miljøer i dansk forsvar. Begge dele baseret på en udstrakt brug af informationsteknologi. Der må forventes en massiv indførelse af pc-baserede under-visningssystemer, der udnytter internetteknologi, Virtual Reality teknologi, kunstig intelligens, talegenkendelse, talegenerering med videre. I et længere tidsperspektiv vil en stigende fusionering af nano-, bio- og informationsteknologi samt kognitiv videnskab, kunne medføre en individualiseret fjernundervisning, hvor den ”pri-vate” elektroniske lærer vil være empatisk. Systemet vil med andre ord være i stand til at aflæse elevens umiddelbare kognitive formåen, intelligens og hukommelseskapacitet, såle-des at læringsprocessen optimeres til den enkelte elevs forudsætninger. Til træning på lavere niveauer vil simulatorer vinde frem i stort omfang og virkelighedskrav vil sætte fokus på Virtual Reality simulatorer, som efterhånden vil kunne skabe syntetiske mil-jøer af en sådan kvalitet, at grænsen til den virkelige verden bliver næsten umærkelig, hvor-ved træningen kan gøres meget virkelighedstro.33 Fordelene ved denne teknologiske udvikling er indlysende, men faren er, at det bliver forfø-rende let at lave analyser baseret på modeller, som brugeren ikke har en tilstrækkelig for-ståelse af og som måske ikke passer til det aktuelle problem. Med henblik på løsning af de fleste specifikke praktiske problemer, vil det fortsat være nødvendigt at udvikle og løse mo-deller, som er tilpasset formålet. Det gælder eksempelvis mange af de modeller, som vil væ-re nødvendige ved en transformation af dansk forsvar til Netværks Baserede Operationer. USA har udviklet et EDB arkitektursystem, som NATO nu er i færd med at indføre. Denne arkitektur vil fremme mulighederne for interoperabilitet af M&S til militære formål. Det vil med hensyn til træning og uddannelse blive lettere at træne fælles procedurer og gennemføre militære øvelser baseret på et samspil mellem aktuelle militære øvelser, matematiske mo-deller og nationale øvelsesdeltagere, som kan være lokaliserede hvor som helst i verden.34 Der er nogle forhold der springer i øjnene, når det drejer sig om IT baseret uddannelse. Et af disse er investeringskravet om end kommerciel IT hardware må antages at blive fortsat billi-gere i forhold til ydeevnen, så kræver udvikling, implementering og vedligeholdelse af sy-stemerne betydelige ressourcer. Hvor store reelle besparelser og uddannelsesmæssige ge-vinster der kan opnås, afhænger af udviklingen af en hensigtsmæssig didaktik.

32 Patrick, John. “Training Research and Practice”. s. 493. 33 FOFT Rapport nr. M-16/2005, s. 25-26. 34 FOFT Rapport nr. M-16/2005, s. A57.


UKLASSIFICERET 19

Fra et didaktisk perspektiv, er den anden væsentlige udfordring, at IT baseret undervisning og læring bliver forankret i uddannelsesmål og ikke udelukkende drevet af den teknologiske udviklings muligheder i sig selv.35 Denne opfattelse af, hvorledes militær uddannelse bør styres, er ikke ny. Den uddannelses-teknologiske model og publikationen ”Uddannelse i Praksis”, har netop dette sigte, men den accelererende IT udvikling sætter denne praksis under fortsat pres. IT giver enorme muligheder for undervisning og læring og potentialet ligger indenfor følgen-de områder:36

• Syntetiske miljøer. • Fuld integration af personer gennem interfaces i hjelme og dragter. • Sammenkobling af personer, enheder og simulatorer i netværk. • Bevægelige platforme til simulation. • Feltmæssig skydesimulering • Overvågning og registrering af bevægelse med henblik på kontrol og feedback. • Dynamisk indspil baseret på kunstig intelligens (ekspertsystemer, videnbaserede sy-

stemer etc.) • Syntetisk instruktion og vejledning. • Individuel læring herunder valgfrihed i tid, sted og form.

Disse muligheder vil kunne revolutionere den militære uddannelse i den nærmeste fremtid. Netop derfor er det nødvendigt at fastholde, at udgangspunktet for al undervisning og læring er analyse af uddannelsesbehov og definering af uddannelsesmål. Gennem didaktisk funde-ret kontrol med hele processen fra planlægning, anskaffelse/udvikling over implementering, kan de optimale løsninger findes. Hvis de store investeringer i nye avancerede redskaber skal give det optimale afkast, er det nødvendigt, at didaktik i form af eksplicitte og videnska-beligt baserede metoder inddrages i planlægning, tilrettelæggelse, udførelse og kontrol. Den fortsatte udvikling af militære koncepter og de stigende krav til den enkelte soldat skærper dette krav.37 I et længere tidsperspektiv og under forudsætning af tilgang til de nødvendige ressourcer vil man, som nævnt ovenfor, kunne se en integration af relevante teknologier og videnskaber, som vil revolutionere vor opfattelse af uddannelsesforløb. Uddannelsen vil blive fuldstændig individualiseret og medføre en ubegrænset mulighed for videndeling. Man må således fore-stille sig et Virtual Reality læringsmiljø, som er tilpasset den enkeltes læringsadfærd og som benytter sammenhænge, der stimulerer den pågældende og reducerer ubehag ved fejltagel-ser. Informationsudvekslingen med det ”intelligente” læringsnetværk vil blive fuldstændig interak-tivt og vil involvere tale, syn og bevægelse i et sådant omfang og af en sådan kvalitet, at der – afhængig af formålet – kan blive tale om næsten total ”kognitiv nedsænkning” i det indivi-duelt tilpassede virtuelle miljø.38

35 FOFT Rapport nr. M-16/2005, s. A59. 36 FOFT Rapport nr. M-16/2005, s. A59. 37 FOFT Rapport nr. M-16/2005, s. A60. 38 FOFT Rapport nr. M-16/2005, s. A60.


UKLASSIFICERET 20

3.2 ANALYSE Den teknologiske udvikling indenfor simulationsområdet har bidraget til en væsentlig forbed-ring af læringsmiljøet og dets muligheder. At være i stand til at gennemføre praksisnær ud-dannelse i skolemiljøets trygge rammer, giver mulighed for at tilføre eleverne et højere af-gangsniveau fra uddannelsens afslutning, hvilket kan medføre en afkortning af den nuvæ-rende OJT periode. En periode der er krævende for de operative enheder, da personelnor-merne benytter en stor del af tiden på at overføre elevens skolemæssige læring til praksis i stedet for decideret produktion. Da simulatortræningen, udover viden og færdighedsbaseret læring, også bidrager med træning og bearbejdning af holdninger, vil eleven kunne indgå som klar og brugbar i det operative miljø i løbet af en kortere periode efter afsluttet uddan-nelse. I forbindelse med indeværende opgave er det vigtigt at få fastlagt, hvad der forstås ved en simulator og begrebet simulation. Specielt i Flyvevåbnet har simulation været kendt og be-nyttet igennem mange år, men betegnelsen ”simulator” har primært været knyttet til flysimu-latorerne. Som det fremgår af forklaringen og opdelingen har simulatorer og simulation væ-ret benyttet i stor udstrækning indenfor flere tjenestefelter, hvorved fordelene ved simulation dækker bredere i organisationen til gavn herfor. 3.2.1 Kategorisering Der skelnes mellem tre overordnede kategorier af simulatorbaseret træning, med en ligefrem proportionalitet mellem prisen og den mulige skabelse af virkeligheden. Indenfor trænings-området for teknikerpersonellet lader prisudviklingen ikke til at være helt så stejl, da kravet til niveauet af realisme hidtil har været mindre. Den uddannelsestekniske niveauinddeling dækker hele spektret i forhold til nutidige definiti-oner, men med den beskrevne teknologiske udvikling peger det på, at denne niveauopdeling kommer i konflikt med de tre hardware opdelinger. Umiddelbart kan dette kun vurderes som en fordel for eleven, med mindre den pædagogiske overskuelighed mistes. Hidtil har det været forbeholdt en lille målgruppe at gennemføre uddannelse på træningsni-veau tre, men med den teknologiske udvikling og dermed forbedring af de to lavere niveau-er, vurderes det, at grænsefladerne mellem disse simulatorer allerede er i færd med at blive udvisket. 3.2.2 Karakteristika I hvor høj grad simulationen skal være naturtro afhænger af hvilken type træning, der øn-skes gennemført. Som udgangspunkt skelnes der mellem høj og lav evne til at efterligne det simulerede system. Tid og økonomi er vigtige parametre i forbindelse med træningen, hvor-for så meget som muligt bør gennemføres på de simple systemer. I mange uddannelsesmæssige situationer kan der med fordel fokuseres, så mængden af indlæring begrænses til det absolut nødvendige. På denne måde gøres den ønskede adfærd lettere at kontrollere og overskue for instruktøren, hvilket begunstiger brugen af low-fidelity simulatorer. I de tilfælde hvor mere kompleks indlæring ønskes, udsættes eleven for en kombination af emner, som stiller større individuelle krav, men samtidig også større krav til den uddannel-sesmæssige planlægning. Gennem denne form for simulering er der mulighed for at træne sjældent forekomne fejl og konditioner på basis af et mere realistisk grundlag. De nuværende og kommende materielsystemer er blevet automatiseret i et omfang, der langt overstiger, hvad der er set tidligere. Denne automatisering øger muligheden for at fore-


UKLASSIFICERET 21

tage simuleret træning på systemerne, hvilket medfører en større og større udligning af for-holdet mellem high og low fidelity simulatorer. Denne udvikling peger i retning af økonomisk mere fordelagtige simulationssystemer 3.2.3 Behovet for simulation Årsagerne til simulation kan være mange, men de i redegørelsen nævnte dækker over de fleste. Utilgængelighed af opgaver i den operationelle situation: Når det operative udstyr ikke er tilgængeligt eller ikke giver mulighed for træning, vil træning via simulation være uundgåelig. Nutidens krav om udnyttelsesgrad i forbindelse med de anskaffede kapaciteter tillader ikke unødig omskolingstid, med deraf følgende udsættelse af den operative ibrugtagning. Meget peger på, at vi af alene af denne årsag vil kunne se en stigning i brugen af simulationssy-stemer. Årsagen er såvel økonomisk som tidsmæssig baseret. Omkostninger og muligheden for fejl: På nuværende tidspunkt gennemføres en del uddan-nelse på operativt materiel i Forsvaret. Fejl i forbindelse med denne uddannelse er både omkostningsfuld og tidsmæssigt problematisk, hvorfor der så vidt muligt undersøges mulig-heder for alternativer. Disse problemområder er vigtige at få identificeret i forbindelse med kommende materielanskaffelser, så muligheden for uddannelse og træning optimeres. Lavere pris ved simulation: I forhold til at anskaffe ekstra materiel til brug for uddannelse og træning, er der en klar besparelse ved anskaffelsen af simulatorer. Sammenholdt med be-sparelsen i uddannelsestiden, vurderes det hensigtsmæssigt at øge fokus på simulationsom-rådet. Tildeling af råd og vejledning: Mulighederne for at lade simulationssystemerne agere mere aktivt overfor eleven giver denne form for læring en ny dimension. Denne nyskabelse kan medføre en øget indlæring for elever med særlige behov. Når instruktøren samtidig har mu-lighed for at manipulere med opgavekompleksiteten må indlæringsniveauet nødvendigvis øges. Reducering af opgavestress: Stressfaktoren, som ofte forefindes i det operative miljø, kan være med til at sænke indlæringsniveauet. Når instruktøren kan være styrende i forhold til designet af dette miljø, vil effektiviteten af indlæringen stige. Dette kræver dog, at instruktø-ren har mulighed for at øge stresstærsklen til nær det operative niveau, da realismen i mod-sat fald kompromitteres. Behovet synes at være til stede og den teknologiske udvikling lader til at kunne bidrage med dette behov. Kravene til disse systemer afhænger af opgaven, hvorfor designfasen i anskaf-felsesprocessen må betragtes som en væsentlig parameter. 3.2.4 Fremtiden Som beskrevet af Forsvaret Forskningstjeneste, er udviklingen af disse systemer kun lige begyndt. Indenfor den nærmeste fremtid vil simulatorer være så lig virkeligheden, at græn-sen til den virkelige verden bliver næsten umærkelig. Systemkravene vil naturligvis stadig stige, men det vil så være indenfor andre kategorier disse vil finde sted. I den forbindelse må der forudses en fokusering på muligheden for individuelt tilpasset undervisning, hvor den enkelte elevs krav og ønsker tilgodeses. Dette vil den stigende fusionering af nano-, bio- og informationsteknologi samt kognitiv videnskab give mulighed for. Opmærksomheden skal henledes på at bevare overblikket over systemernes relevans i for-hold til det simulerede system eller eventuelt det overordnede system. Det sidste specielt i


UKLASSIFICERET 22

forbindelse med Forsvarets snarlige overgang til netværksbaserede operationer, hvor græn-seflader og protokolforståelse eller –lighed er afgørende faktorer. Prisudviklingen indenfor IT området må forventes fortsat at være faldende i forhold til ydeev-nen, men kravet om analyse, design, implementering og vedligeholdelse af systemerne kræver betydelige ressourcer. Så den tidligere omtalte besparelse afhænger af udarbejdel-sen af en hensigtsmæssig didaktik. Uddannelsesenhederne skal således fokusere på en forankring af uddannelsesmålene og ikke lade sig styre af den teknologiske udvikling. Dette stiller store krav til disse institutioner, da udviklingen går langt hurtigere end det normale tempo for udarbejdelsen af uddannelsesdokumentation. Såfremt dette fokus ikke fastholdes, kan det i yderste konsekvens medføre uddannelsesmæssigt indhold, der ikke reflekterer det ønskede niveau. I et yderligere tidsperspektiv skal vi kunne forestille os en fuldstændig individualiseret ud-dannelse, med ubegrænset mulighed for videndeling. Et virtuelt individuelt tilpasset læ-ringsmiljø, der stimulerer indlæringen og reducerer ubehag ved fejltagelser. Når der tales om en næsten total kognitiv nedsænkning i et individuelt tilpasset virtuelt miljø, vil det være svært at forestille sig yderligere uddannelsesmæssige tiltag. 3.2.5 Kognitiv System Teori High fidelity simulation giver gode muligheder for at træne færdigheds- og regelbaseret ad-færd. Adfærdsmønstre som i de fleste tilfælde kræver meget omfattende træning og som derved ofte er urealistiske henset til ressourcemæssige overvejelser. I Forsvaret forekommer en del dynamisk og komplekst arbejde med en del ukendte forhold, som når en tekniker eksempelvis arbejder med fejlfinding på et jagerfly. I dette tilfælde synes det naturligt at kategorisere denne adfærd under den regelbaserede, hvor sekvensen af ruti-ner er bevidst kontrolleret af et lagret sæt af regler og procedurer. For at øge effekten i for-bindelse med regelbaseret adfærd, anses en heuristisk tilgang at være hensigtsmæssig. Selvom en del af arbejdet umiddelbart kan virke som overvejende automatiseret, er det vig-tigt, at flymekanikeren følger et sæt veldokumenterede procedurer for de enkelte arbejdsop-gaver, hvilket gør adfærden for teknikerens arbejde til overvejende kundskabsbaseret. Grundlæggende er der dog behov for en del færdighedsbaseret adfærd, som eksempelvis omgang med værktøj og færden i selve hangarmiljøet, hvor risikoen for tilskadekomst er særlig stor. Denne færdighedsbaserede adfærdsindlæring kan med fordel gennemføres ved brug af CBT. Når uddannelsen fortsættes er det vigtigt at kombinere disse tillærte rutiner med øget kom-pleksitet i opgaverne. Herved kombineres de rutinemæssige færdigheder med de mere re-gelbaserede, hvor der i højere grad er tale om bevidste handlinger. 3.3 DELKONKLUSION Følgende delkonklusioner er udledt i forbindelse med indeværende analyse:

• Praksisnær uddannelse i skolemiljøet Højere afgangsniveau fra uddannelsesenhe-derne Afkortning af den efterfølgende nødvendige praktik.

• Den teknologiske udvikling vedrørende de billige kategorier Grænsefladerne mel-lem simulatorkategorierne udviskes.

• Automatisering af materielsystemerne Udligning mellem high og low fidelity simula-torer økonomisk fordelagtige simulationssystemer.


UKLASSIFICERET 23

• Øget ressourceforbrug i forbindelse med driftsfasen Øget fokus på udarbejdelsen af hensigtsmæssig didaktik.

• Undgå teknologisk styring af udvikling fokusering på forankring af den fastsatte di-daktik Mulighed for utidssvarende uddannelsesindhold og niveau.

• Realismeniveauet kan blive så højt, at grænsen til den virkelige verden bliver næsten umærkelig.

• Regelbaseret adfærd heuristisk læring i muligt omfang. • Adfærden for teknikerens arbejde er overvejende baseret på kundskabsbaseret ad-

færd, men grundlæggende er der behov for færdighedsbaseret Kan med fordel gennemføres ved brug af CBT.


UKLASSIFICERET 24

4. REALISME 4.1 REDEGØRELSE Hvorvidt og i hvilket omfang simulatorer er i stand til at erstatte virkeligheden, hænger nøje sammen med begrebet realisme. Når overvejelserne vedrørende graden af realisme gen-nemføres, er det vigtigt at medregne, at realisme er en flerdimensional størrelse. En række faktorer medvirker til den overordnede opfattelse af realismen for undervisningsmiljøet og de tre vigtigste dimensioner er følgende:39

• Fysisk gengivelse: Hvor præcist simulatoren repræsenterer det virkelige miljø i form af størrelse, lay-out, instrumentplacering med mere.

• Operationel gengivelse: Hvor godt simulatoren efterligner selve processen med hen-syn til operationsprocesser under forskellige forhold.

• Psykologisk gengivelse: I hvor høj grad simulatoren kopierer de psykologiske forhold fra rigtige operationer, inklusive opgavekompleksitet, perceptive færdigheder, beslut-ningstagen og stress.

Gennem træningsprocessen kan disse tre typer af realisme manipuleres til at modsvare for-skellige instruktive mål. I de første stadier af læringsprocessen omhandlende operationer, vil den psykologiske gengivelse eksempelvis ikke være af afgørende betydning. For inddragel-se af komplekse og stressfulde opgaver gælder samme vægtning. I mere komplekse træ-ningsstadier og specielt i forbindelse med vurderinger eller bedømmelser, kan det antages, at en højere grad af realisme i alle tre dimensioner vil fremprovokere mere realisme i den observerede aktørs handlinger.40 4.1.1 Grader af realisme Niveauet af realisme kan gradbøjes og disse kan yderligere fokuseres mod specifikke ud-dannelsesområder, som følger:41

• Høj realisme. Anvendes hvor det er for farligt, for dyrt eller for miljøbelastende at gen-nemføre uddannelse eller kontrol på de operative systemer. Simulatoren kommer i disse tilfælde ofte til at stå alene, forstået på den måde, at det ikke er muligt at foreta-ge kontrol af indlæringen på de rigtige systemer.

• Moderat realisme. Anvendes hvor simulatoren kun erstatter dele af uddannelsen på de rigtige systemer eller hvor overførelsen af færdigheder kan kontrolleres på det rig-tige system.

• Lav realisme. Anvendes ved indlæring af grundlæggende færdigheder og viden, der efterfølgende øves videre i mere realistiske simulatorer eller rigtige systemer. Desu-den kan lav realisme anvendes i forbindelse med såkaldte generiske simulatorer. Dis-se simulerer ikke et bestemt våbensystem, men i stedet generelle problemer.

Samlet set kan der således fremføres en række forskellige begrundelser for anvendelse af simulatorer i træning. Ligesom der kan argumenteres for forskellige grader af realisme og områder for samme. Det er ikke hensigtsmæssigt altid at tilstræbe så høj en grad af realisme som muligt. Der må angives indenfor hvilke områder, der tilstræbes realisme og graden af denne bør ligeledes reflekteres. Baggrunden for dette er, at en stigning i realismeniveauet er ressourcekræven-de. Realisme kræver både psykiske og materielle ressourcer. Som alternativ til høj realisme argumenterer Patrick for, hvordan der gennem simulatorer med lav realisme kan opnås re- 39 Baker & Marshall i Bainbrigde, Lisanne m.fl. ”Developing skills with information technology”. s. 295. 40 Baker & Marshall i Bainbrigde, Lisanne m.fl. ”Developing skills with information technology”. s. 295. 41 Farmer, Eric m.fl. ”Handbook of Simulator-based Training”.


UKLASSIFICERET 25

sultater, der er lige så gode som med simulatorer, hvor realismen er høj. Mindre teknisk avancerede simulatorer, med enkel betjening, medfører en frigørelse af opmærksomhed hos instruktøren til at koncentrere sig om elevens læreprocesser. Yderligere kan der være mu-lighed for, at eleven i højere grad retter opmærksomheden mod det væsentlige i stedet for mod simulatorens gengivelse af virkeligheden.42 4.1.2 Nødvendig realisme Hvilken realisme der bør tilstræbes i træningssammenhæng, skal ses i forhold til hvilke fær-digheder, der skal trænes. Disse kan overordnet opdeles i tre kategorier som følger:43

• Kognitive færdigheder: Avancerede tankeprocesser, som i sin prototypiske form er bevidst og refleksiv. Vi anvender kognitive færdigheder i forbindelse med eksempelvis problemløsning og beslutningstagen.

• Procedure færdigheder: Evnen til at huske og følge bestemte retningslinier. I sin pro-totypiske form er disse færdigheder automatiske, hvilket vil sige, at der handles uden egentlig bevidst tankevirksomhed.

• Sanse-bevægelse færdigheder: Den grundlæggende sansning af omgivelserne samt kontrol over de fysiske bevægelser. Som eksempel på denne færdighed er brugen af computermus, som styres med hånden gennem brug af synssansen med observation via monitoren.

Sanse-bevægelse færdigheder

Procedure/regel færdigheder

Kognitive færdigheder

Fysisk realisme Høj Lavere Lavere

Operations realisme Lavere Høj Høj

Psykisk realisme Lavere Lavere Lavere

Figur 4. Nødvendig realisme i forhold til uddannelsesmål. 44 Kognitive færdigheder kræver generelt kun lavere fysisk realisme, hvorimod operationsrea-lismen bør være højere. Procedure/regel færdigheder kræver høj operationsrealisme og sanse-bevægelse færdigheder er helt afhængige af høj fysisk realisme. Dette forhold udtryk-kes i figur 4. 4.2 ANALYSE Problemformuleringens spørgsmål vedrørende et systems evne til at erstatte virkeligheden hænger nøje sammen med begrebet realisme og i hvilken sammenhæng denne realisme skal reflekteres. I forbindelse med flymekanikeres indledende uddannelse og træning er kravene indled-ningsvis størst til den operationelle gengivelse af systemets processor. Kravene til den fysi-ske gengivelse er nice to have, men ikke nødvendige. Først når eleven er veluddannet og trænet, er det nødvendigt at påføre den psykologiske dimension, hvorved især stress fakto-ren kan blive en afgørende faktor i forbindelse med træning til eksempelvis internationale

42 Patrick, John. “Training Research and Practice”. 43 Paideia, Forsvarsakademiet. 13. årgang, 2005. s. 33. 44 Paideia, Forsvarsakademiet. 13. årgang, 2005. s. 35.


UKLASSIFICERET 26

operationer. Det kan dog ikke udelukkes, at en høj grad af realisme vil have en positiv effekt i forbindelse med den grundlæggende uddannelse. Sandsynligheden for at indtrykkene over-tager den elementære læring, er til stede, hvilket der skal tages højde for. 4.2.1 Grader af realisme Niveauet af realisme kan gradbøjes og dette benyttes i forbindelse med fokuseringen af specifikke uddannelsesområder. Hvorvidt der er tale om høj eller lav nødvendighed af rea-lisme afhænger af den uddannelsesmæssige opgave. Opdelingen er primært baseret på tidligere tiders nødvendige prioritering, idet kravet om høj realisme automatisk medførte en omfattende prisstigning. Nutidens forbedrede muligheder for skabelse af realisme vurderes at kunne ændre disse skarpe opdelinger. Grundlæggende kræver den indledende uddannelse ikke en høj grad af realisme. Der foku-seres på de grundlæggende færdigheder og viden, som efterfølgende trænes videre ved brug af subsystemer i moderat realistiske simulatorer. I den afsluttende del af uddannelsen og træningen kan kravet til realisme indenfor enkelte emner kræve decideret høj realisme, som normalt karakteriseres som værende sammenlignelige med det virkelige materiel. 4.2.2 Nødvendig realisme Hvad der kræves af gengivelsen og hvilken grad af realisme der er nødvendig, afhænger af de færdigheder, der ønskes trænet. Opdelingen mellem kognitive-, procedure- og sanse-bevægeligheds færdigheder giver et godt overblik over, hvor stor en grad af realisme der er behov for indenfor de enkelte emneområder. Træning i problemløsning og beslutningstagen, som i sin prototypiske form er bevidst og refleksiv, kræver naturligt en lavere grad af fysisk og psykisk realisme, hvorimod operationsrealismen i dette tilfælde bør være højere. Tabellen i kapitlet giver en god oversigt over de enkelte indlæringsområder, som instruktø-ren kan benytte i forbindelse med planlægningen af sin planlægning af et givet uddannelses-forløb. 4.2.3 Kognitiv System Teori Udfærdigelsen af omtalte tabel er baseret på Professor Jens Rasmussens teorier. Der er foretaget enkelte omskrivninger og fortolkninger, men grundlæggende kan termerne overfø-res direkte, hvorfor en komparativ diskussion ikke vurderes nødvendig. Sanse-bevægelse færdigheder svarer til færdighedsbaseret adfærd jævnfør specialets teori-valg og på samme måde svarer de øvrige kategorier til hinanden. Af denne årsag foretages ingen yderligere teoridiskussion i dette kapitel. 4.3 DELKONKLUSION Følgende delkonklusioner er udledt i forbindelse med indeværende analyse:

• I den indledende fase af den grundlæggende uddannelse, er kravene til den fysiske gengivelse nice to have, men ikke nødvendige.

• Den psykologiske dimension er først nødvendig at tilføre, når eleven er veluddannet. • Nutidens forbedrede muligheder for skabelse af realisme Skarp niveauopdeling

ændres eller udviskes. • Ønskede færdigheder Afgør niveauet af nødvendig realisme underopdelt indenfor

grupperne fysisk, operationel og psykisk realisme. • Træning i problemløsning og beslutningstagen kræver lavere grad af fysisk og psy-

kisk realisme


UKLASSIFICERET 27

5. JOINT STRIKE FIGHTER SIMULATION 5.1 REDEGØRELSE Fremtidens materielsystemer vil medføre træningssystemer som er domineret af simulation i en grad, det ikke er set tidligere. I forbindelse med det valgte materielsystem præsenteres et meget bredt repertoire af simulationssystemer fra de simple og billige computerbaserede trænere (CBT) til de mest komplekse Full Mission Trainers (FMT). Udover disse sædvanlige kategorier optræder Virtual Reality og det er specielt indenfor dette emneområde, den tekno-logiske udvikling har imponeret. 5.1.1 Virtual Reality generelt Virtual Reality kan bedst beskrives som en banebrydende teknologi, der tillader eleven at træde ind gennem monitoren til et tredimensionelt og interaktivt miljø. Ved at anvende særli-ge briller og handsker placeres eleven i en simuleret virkelighed, der oplevelsesmæssigt re-flekterer det simulerede miljø. Det er en metode, som tillader eleven maksimal involvering i sin egen læring modsat den normale passivt observerende. Derudover tages der udgangs-punkt i den enkelte elevs læringsmæssige behov. En af menneskets basale indlæringsmetoder er gennem oplevelser og erfaring – ved at in-teragere med den omkringliggende virkelighed. Det er dette koncept, der ligger til grund for Virtual Reality systemet, hvor en elev eksempelvis kan tage på en rejse gennem en compu-ter for at lære, hvordan den virker. Derved bliver eleven en aktør i selve læringsmiljøet, hvil-ket kun er muligt i netop denne nye læringsplatform.45 5.1.2 JSF Virtual Engine Trainer Simulatorer indenfor flyindustrien har hidtil været fokuseret omkring pilotgruppen. I forbindel-se med Joint Strike Fighter programmet gøres der op med denne forestilling og simulation er blevet en naturlig platform for læring af de forskellige grupper af interessenter. Således er særdeles komplekse systemer udviklet til brug for uddannelsen af flymekanikere, hvilket er et område, der ikke har haft fokus tidligere. Det valgte system i denne opgave er den såkald-te ”Virtual Engine Trainer”, hvilket er en simulator i fuld skala, hvor teknikeren har mulighed for at uddanne sig og træne på flyets motor eller enkeltdele heraf. Simulationen foregår i et normalt værelse, hvor den virtuelle verden bliver virkelighed efter montering af de nødvendi-ge briller og handsker.46 5.1.2.1 Systembeskrivelse Beskrivelsen tager udgangspunkt i leverandørens præsentationer af det valgte system. En kort introduktion til det netværksbaserede logistiske system danner basis for forståelsen af systemets kompleksitet, hvorefter selve systemets hardware og pædagogiske grundlag gen-nemgås. Afslutningsvis beskrives et udvalg af de test, der vurderer systemets effektivitet og brugbarhed. 5.1.2.1.1 Autonomic Logistics Information System Det logistiske system, som er kendt under forkortelsen ALIS, fungerer som den informative infrastruktur for F-35 Joint Strike Fighter materielsystemet. Det transmitterer information via et globalt netværk til dets brugere i hele verden. Systemet er autonomt, hvilket betyder, at

45 Institute for Defence Analysis. Educational Uses of Virtual Reality Technology, s. 2. 46 Lockheed Martin Report, JSF Virtual Engine Trainer System Overview by Chief Engineer Peter D. Walker, BAE System.


UKLASSIFICERET 28

det kan videreføre informationer på baggrund af såvel interne som eksterne stimuli uden menneskelig indblanding. Den vedligeholdelsesmæssige tilstand af hvert enkelt fly samt be-holdningen og lokationen af reservedele styres via ALIS. Der bliver tale om en redefinition af begrebet kundesupport og systemet vil medføre kortere reparationstid med et færre antal personer. Systemet støtter også op om pilot- og teknikertræning ved at tilbyde ”on demand” elektronisk træning, hvilket ligeledes styres via det globale netværk. ALIS indeholder en fuldstændig teknisk videndatabase for hvert enkelt fly. Denne database hjælper til at afgøre, hvad der er nødvendigt for at forlænge levetiden for disse fly. Udover denne tekniske database over hardwaren er det involverede personel også registreret. Teknikernes uddannelsesniveau samt historik over, hvornår den enkelte har udført hvilke uddannelser og reparationer, er in-deholdt. Denne database benyttes i forbindelse med en forestående reparation eller modifi-kation, hvorved det nødvendige personel kan være på rette tid og sted samt have foretaget den nødvendige uddannelse eller træning. Hvis en motordel skal udskiftes og teknikerne skal være optimalt forberedte, kan de i god tid inden flyets ankomst til flydokken gennemføre opgaven i et virtuelt miljø. 47 5.1.2.1.2 Platformen I et lokale med dimensionerne fire gange fire meter simuleres flymekanikerens almindeligt kendte omgivelser. Efter monteringen af briller og handsker forvandles det relativt beskedne undervisningslokale til en flydok i fuld størrelse. Den fejlmeldte motor står opspændt i en buk midt i lokalet og eleven kan nu bevæge sig rundt om genstanden og opleve den på tætteste hold. Som en ekstra feature kan systemet underopdeles således, at eksempelvis lednings-harness kan betragtes og bearbejdes separat, som vist på figur 5.

Figur 5. Den virtuelle verden for teknikeren i JSF Virtual Engine Trainer.

Der er mulighed for at foretage såvel basal læring som mere kompleks systemlære samt fejlfinding og udbedring. Disse niveauopdelte indlæringsmetoder kan kombineres, så eleven får yderligere mulighed for at modtage kompleks læring. Systemet dækker således over hele spektret af træning og uddannelse. 48

47 Lockheed Martin Report: JSF Autonomic Logistic Information System Overview by Program Manager Jo Anne Puglisi, Lockheed Martin. 48 Lockheed Martin Report, JSF Virtual Engine Trainer System Overview by Chief Engineer Peter D. Walker, BAE System.


UKLASSIFICERET 29

Selve systemets platform består af et antal styreenheder samt en række censorer placeret på særligt udvalgte steder i lokalet. Dette giver mulighed for at skabe det simulerede miljø via et par tredimensionelle briller og nogle særlige handsker. Styreenhederne er baseret på fire til fem almindelige computere, hvilket gør systemets pris overkommelig for de fleste ud-dannelsesenheder. Som noget nyt indenfor Virtual Reality træning har Lockheed Martin udviklet en teknik, der via et par nyudviklede handsker gør det muligt at føle overfladernes form. Der forskes i øje-blikket på, at udvide denne teknik til også at inkludere fornemmelsen af modstand, når tekni-keren eksempelvis spænder en bolt eller lignende. Udviklingen er allerede på nuværende tidspunkt så langt, at virksomheden tør garantere, at produktet er udviklet og klar til brug, inden det første fly forlader fabrikken i 2009. Systemet er baseret på mobilitet, så platformen kan transporteres mellem de forskellige træ-ningsenheder efter behov. Klargøringstiden er beskeden og giver mulighed for, at systemet kan benyttes i forbindelse med international tjeneste, hvor kravet om kort reparationstid er endnu mere essentiel. Der forskes i øjeblikket på at gøre det muligt at foretage fejlretning fra anden geografisk lokalitet. En facilitet der ikke umiddelbart har indflydelse på det trænings- og uddannelsesmæssige aspekt, men udelukkende på selve den reelle fejlsøgning og –retning.49 5.1.2.2 Pædagogisk idé Den grundlæggende pædagogiske idé bag JSF Virtual Engine Trainer er dikteret af denne nye undervisningsplatforms potentiale, som i udpræget grad muliggør en individuel tilpasset læringsproces. Aktiv frem for passiv indlæring fremmer indlæringsprocessen, hvilket der gives mulighed for i forbindelse med dette system, hvorved motivationen øges. Virtual Reality-læring vejleder lærings- og udforskningsprocessen som en fælles indsats mellem program og elev. Eleven opdager underlæggende principper og nødvendig adfærd gennem aktiv udforskning. Virtuel-le læringsprogrammer tillader øget interaktion med eleven, hvilket udfordrer og udvikler den personlig indlæring. Indlæringsformen er udpræget heuristisk, hvilket er et krav fra den yngre generation, som via hjemmecomputere og spil er vant til at benytte sig af den eksperimenterende metode. Dette i kontrast til de ældre generationer, som er blevet oplært efter modellen at starte med en nøje gennemgang af manualer før ibrugtagning.50 Opbygningen af læringsprocessen tager udgangspunkt i følgende opdeling:

• Initial træning • ”Refresher” træning • Certificerende uddannelse • Udviklende træning

Disse fire hovedkategorier giver alle mulighed for den heuristiske tilgang, hvilket har medført imponerende resultater i de hidtil gennemførte test. 51

49 Lockheed Martin Report, JSF Virtual Engine Trainer System Overview by Chief Engineer Peter D. Walker, BAE System. 50 Lockheed Martin Report, JSF Virtual Engine Trainer System Overview by Chief Engineer Peter D. Walker, BAE System 51 Lockheed Martin Report, JSF Virtual Engine Trainer System Overview by Chief Engineer Peter D. Walker, BAE System


UKLASSIFICERET 30

I forbindelse med brugen af Virtual Reality er der nogle forhold, der er vigtige med hensyn til læring af nutidens elever: 52 Elever starter med et højt motivationsniveau: Opmærksomheden er fuldstændig i forbindelse med brug af Virtual Reality, da der ikke finder nogen distraktion sted, når det nødvendige udstyr er monteret. Nutidens elever er mere selvstændige og uafhængige: Elever lærer bedst gennem selv-guidet udforskning. De foretrækker instruktøren i rollen som mentor i stedet for den traditio-nelle, der optræder som autoritær leder. Dette forbedrer ikke kun læringsmiljøet, men med-fører også en ressourcemæssig besparelse i forhold til kravet om antal tilstedeværende in-struktører. Der ønskes indflydelse på beslutningerne: I det virtuelle miljø foretager eleven selv de fleste beslutninger i forbindelse med problemløsning. Læringsmotivationen forøges når eleven op-lever, at have beslutningskontrol. I Virtual Reality er eleven ansvarlig for al beslutningstag-ning fra udforskning af miljøet til manipulation af objekter. Såfremt der er behov for inspirati-on af elevens nysgerrighed, påføres dette automatisk af systemet, hvilket optimerer det eks-perimenterende indlæringsniveau. 5.1.2.3 Effektivitet “One must learn by doing the thing, for though you think you know it – you have no certainty, until you try.” 53 Trods dette citats høje alder, er indholdet stadig fuldt gyldigt. Det stemmer overens med det virtuelle systems pædagogiske idé, men hvor effektivt systemet og dets læringsmodel er, har Lockheed Martin underlagt nogle indledende undersøgelser.

Figur 6. Træningseffekt ved brug af JSF Virtual Engine Trainer i forhold til brug af traditionel Motor Mock-up (n = 44 flymekanikere).54

52 Institute for Defence Analysis. Educational Uses of Virtual Reality Technology, s. 85-86. 53 Sophocles, 400 f.kr. 54 Lockheed Martin Test: “Effectiveness of JSF Virtual Engine Trainer” at Sheppard Air Force base, Texas.


UKLASSIFICERET 31

Det er primært systemets direkte målbare effektivitet, der er undersøgt. Forsøget er foreta-get med en blanding af erfarne og nyuddannede flymekanikere, hvor der blev gennemført en indledende test i færdighed og viden med det rigtige udstyr som grundlag. Herefter blev del-tagerne opdelt i to grupper55, hvoraf den ene gennemgik træning på en traditionel motor mock-up og den anden gennemførte træningen i den nye virtuelle model. Forsøget resultat fremgår af figur 6 og viser med al tydelighed, at den nye platform overgår den nuværende. Dels er resultaterne bedre, men måske mere bemærkelsesværdigt er, at den virtuelle undersøgelsesgruppe har en mindre spredning. Jævnfør Lockheed Martin skyl-des denne forskel to forhold: Først og fremmest systemets evne til at følge elevens udvikling og dernæst den nye pædagogiske metode, hvor eleverne i langt højere grad baserer deres indlæring på nysgerrighed og en eksperimenterende tilgang.56 I forlængelse af dette forsøg blev der gennemført en test, hvor deltagerne fra den virtuelle gruppe blev underlagt en kvantitativ spørgeundersøgelse. Spørgsmålene i denne undersø-gelse omhandlede primært deltagernes oplevelse af systemet og et af spørgsmålene dreje-de sig om, hvorvidt de savnede muligheden for at tale med og støtte sig til en instruktør i forbindelse med læringsprocessen. Som det kan ses af figur 7, følte den overvejende del af de adspurgte ikke, at manglen på ”face-to-face” kommunikation var et problem. Nogle syntes, at manglen nogle gange kunne medføre problemer og cirka en fjerdedel af forsøgspersonerne troede, at de havde proble-mer alene af den årsag, at instruktøren ikke var til stede. Dette forhold mest markant i grup-pen af erfarne teknikere.

Figur 7. Subjective measures of satisfaction (nstudents = 14, nskilled personel = 8) 57

55 Med en ligelig opdeling af erfarne og nyuddannede mekanikere i hver gruppe. 56 Lockheed Martin Test: “Effectiveness of JSF Virtual Engine Trainer” at Sheppard Air Force base, Texas 57 Lockheed Martin Test: “Effectiveness of JSF Virtual Engine Trainer” at Sheppard Air Force base, Texas.


UKLASSIFICERET 32

5.2 ANALYSE De kommende materielsystemer vil medføre simulationssystemer i et hidtil uset omfang og med muligheder, som ikke er til at forestille sig for nuværende. Effektiviteten af disse vil blive analyseret i følgende afsnit med naturligt fokus på det valgte system. 5.2.1 Virtual Reality Denne banebrydende teknologi, som tillader eleven at træde ind i det simulerede miljø, tilfø-jer en helt ny dimension til begrebet simulation. Hvor denne tidligere er betragtet på distan-ce, er det nu muligt at blive en aktiv del af det simulerede miljø, hvorved den umiddelbare antagelse peger på, at opfattelsen af realismeniveauet øges i væsentlig grad. På denne må-de involveres eleven maksimalt i sin egen læring, hvilket yderligere stimulerer motivationen. Den tidligere opdeling af simulatorer i tre kategorier indeholder ikke umiddelbart de virtuelle systemer, hvorfor det vil være hensigtsmæssigt at foretage en sammenligning og efterføl-gende kategorisering. Kategoriseringen i figur 3 er foretaget på baggrund af en vurdering af pris i forhold til naturtro gengivelse. Virtual Reality systemer baseres for det meste på kom-mercielle produkter, hvorved prisniveauet begrænses i forhold til systemer med lignende evne til realisme. Systemet lader til at kunne dække hele spektret af læring fra de mest sim-ple niveauer til de mere komplekse af slagsen. Eneste umiddelbare begrænsning ses at væ-re i forhold til de såkaldte Full Motion flysimulatorer58, hvor et endnu bredere spekter af san-seindtryk er indeholdt.

Figur 8. Virtual Reality i forhold til kategoriseringen af simulatorer.

Et illustrativt forsøg på at indplacere denne nye teknologi i den traditionelle kategorisering fremgår af figur 8, hvor realitetsgraden vurderes at være væsentlig højere i forhold til de me-re simple modeller og stort set kan sammenlignes med de mere komplekse af slagsen. I for-hold til de sidstnævnte med enkelte begrænsninger, men også med klare fordele idet lærin-gen som tidligere nævnt foregår i selve det simulerede miljø. Hvorvidt det læringsmæssige aspekt forholder sig, vil blive analyseret i forbindelse med effektiviteten af systemet.

58 Simulatorer hvor den fysiske udformning er et fuldstændigt replika og hvor der samtidig simuleres bevægel-se, så aktøren tilføres en fuldstændig virkelighedstro oplevelse.


UKLASSIFICERET 33

5.2.2 JSF Virtual Engine Trainer Den ændrede fokus i forhold til tidligere tiders primære fokusering på piloter har medført en teknologisk udvikling af hidtil usete dimensioner indenfor disse andre interesseområder. Resultatet præsenteres i fuldt omfang i forbindelse med erstatningsanskaffelsen af Flyve-våbnets jagerfly, såfremt valget kommer til at falde på det amerikanske fly, F-35 Joint Strike Fighter. Teknikergruppen bliver således inddraget i gruppen af personel, der får mulighed for at gen-nemføre uddannelse og træning på de mest komplekse og effektive læringsplatforme. 5.2.3 Systembeskrivelse Systemet er baseret på det logistiske informations system, ALIS, der fungerer som den in-formative infrastruktur for det samlede materielsystem. Det er baseret på en global net-værksbaseret platform, som styrer og kontrollerer såvel materiel som personel. Således kan de enkelte personelgrupper sikres et optimalt uddannelses- og træningsniveau. Et er ni-veauet noget helt andet er timingen for denne uddannelse og træning, som via ALIS kan optimeres i forhold til en helt specifik forestående opgave. Denne metode vurderes at være særdeles fremmende for motivationen af den forestående simulationstræning, da teknikeren helt konkret kan se formålet med opgaven. Platformen er baseret på et lokale med dimensionerne fire gange fire meter, der er i stand til at reflektere de almindeligt kendte omgivelser. Derudover består systemet også af et par tredimensionelle briller samt et par nyudviklede handsker, som ikke blot identificerer hæn-dernes position, men yderligere kan påvirke følesansen for aktøren Dette er et løft i forhold til hidtil kendte virtuelle simulatorer og med den forventede teknologiske udvikling indenfor dette emneområde, peger det på, at JSF Virtual Engine Trainer kan opnå en grad af realis-me af hidtil usete dimensioner. De nuværende forskningsresultater peger på, at leverandø-ren vil kunne præsentere en yderligere forbedring af disse handsker således, at aktøren kan føle modstand i forbindelse med fastspænding af bolte eller lignende. Der lader således ikke til at være grænser for mulighederne og sammenholdt med den relative lave pris vurderes det, at denne type platform vil finde anvendelse i et bredt udsnit af materielsystemer indenfor en overskuelig fremtid. Undervisningsteknisk skal det bemærkes, at systemet kan opdeles i subsystemer, hvorved forståelsen af enkeltkomponenter simplificeres. Dette forhold medvirker, at simulatoren eg-ner sig til indlæring på det laveste niveau, hvor eleven ikke forstår eller er klar til at sammen-sætte den samlede viden i et overordnet systemkompleks. Muligheden for denne underop-deling samt den komplekse tilgang sikrer muligheden for brug af hele spektret af uddannelse og træning. 5.2.4 Pædagogisk idé Som udgangspunkt er det systemets potentiale der har dikteret den pædagogiske idé, hvil-ket primært drejer sig om fokus på den enkelte elev. Fokus er rettet mod en individuel tilpas-set læringsproces, som tilfredsstiller den enkeltes behov og krav. Systemet giver mulighed for en aktiv og motiverende tilgang til indlæringen, hvilket i høj grad er fremmende for indlæringsprocessen. Selvom simulatoren grundlæggende er baseret på heuristisk læring, hvor eleven selv udforsker træningsmiljøet, er den i stand til at følge ele-vens udvikling og udfordre denne, hvis det findes nødvendigt. Dette kan sammenlignes med den meget komplekse og ressourcekrævende uddannelse eller træning, hvor en mentor er tilknyttet. Denne form for uddannelse er et krav fra den yngre generation, som via hjemme-


UKLASSIFICERET 34

computere og spil er vant til at benytte sig af den eksperimenterende metode. Den ældre og mere erfarne andel af interessentgruppen baserer sin læring på en nøje gennemgang af manualer. Denne opdeling er nødvendig at fokusere på, så aktørernes ønsker tilgodeses i størst muligt omfang med optimalt indlæringsresultat til følge. Opbygningen af uddannelsen på JSF systemet består af en grundlæggende fase efterfulgt af et antal genopfriskningskurser. Før egentlig adgang til materiellet skal der gennemføres et antal certificerende kurser indenfor de enkelte emneområder, der afhænger af teknikerens speciale59. Disse certificerende kurser føres ajour i ALIS, som derved kan kontrollere om den krævede uddannelse er til stede for det implicerede personel. I modsat fald må der en-ten igangsættes den nødvendige uddannelse eller den nødvendige genopfriskning. For at sørge for en yderligere forbedring af teknikerpersonellets viden og færdigheder tilbyder sy-stemet også såkaldt ”udviklende træning”, som har til formål at udfordre aktøren og sikre en overindlæring i forhold til de opstillede krav. Påstandene vedrørende nutidens elevers højere grad af selvstændighed og krav om beslut-ningstagen svarer meget godt overens med det indtryk der opleves i Flyvevåbnets uddan-nelsesenheder. At netop disse emner er i fokus med dette simulationssystem peger på en yderligere optimering af indlæringseffekten. 5.2.5 Effektivitet For at fastlægge effektiviteten af systemet har Lockheed Martin gennemført et antal test. Resultatet af disse test fremgår af figur 6 og 7 og viser med al tydelighed, at denne under-visningsplatform har nogle læringsmæssige fordele i forhold til de kendte typer. Det er specielt bemærkelsesværdigt, at spredningen blandt deltagerne er så beskeden. Den indledende viden og færdighedstest viser en meget stor variation blandt deltagerne, hvilket efterfølgende viser sig stort set at være elimineret. Forklaringen vurderes at skyldes syste-mets evne til at følge den enkelte elevs tempo og niveau. Ved den hidtidig benyttede metode fastholdes variationen fra den indledende test, men der forekommer naturligvis en forøgelse af elevernes niveau. I sin yderste konsekvens viser testen, at den dårligst præsterende elev, fra den virtuelle træner, næsten er på højde med den bedst præsterende elev fra kontrol-gruppen. I forbindelse med forsøget kan Hawthorne-effekten60 have haft en positiv indflydelse på for-søgsresultatet, men det er tvivlsomt om det alene vil kunne påvise en så markant forskel. Det vil kræve en større analyse og flere test, da effekten afhænger af den enkelte deltagers motiv for deltagelsen. Uanset disse kritiske forhold er konklusionen på undersøgelsen, at systemet er særdeles effektivt i forhold til den nuværende platform. I forlængelse af dette forsøg blev testpersonerne fra den virtuelle gruppe konfronteret med spørgsmålet om de havde savnet adgangen til en instruktør. Det bemærkelsesværdige i denne forbindelse er den store forskel på unge og erfarne teknikere, hvilket dog er i fuld overensstemmelse med de tidligere påstande om den yngre generations krav til uddannel-sesmiljøet.

59 Eksempelvis hydraulik, motor, understel, el-systemer med flere. 60 Alene opmærksomhed kan have en positiv effekt på forsøgsresultater, hvilket blev påvist i forbindelse med observationer på Hawthorne fabrikken i 1920’erne.


UKLASSIFICERET 35

Selvom et mindre antal af forsøgsdeltagerne ønskede tilstedeværelse af instruktør, så viser testresultatet, at der reelt ingen grund er til dette. Derfor antages det, at behovet hovedsage-ligt baseres på tryghed i form af vante omgivelser. Da systemet primært hører fremtiden til, er det naturligt at fokusere på den egentlige mål-gruppe, hvor behovet for instruktørtilstedeværelse synes at være minimeret. Kildekritikken i forbindelse med dette forsøg må fokuseres på antallet af forsøgspersoner, som kun udgjorde henholdsvis 14 og otte personer i den anden del af forsøget. Derfor vil få personer have en stor procentuel effekt på slutresultatet, men forsøget anskueliggør en ten-dens, som ikke er til at tage fejl af. Samlet må forsøget betragtes som succesfuldt og med en periode på yderligere 10 år før mulig ibrugtagning her i landet, vil personelsammensætningen i endnu højere grad være baseret på ”den yngre” generation. 5.2.6 Kognitiv System Teori Med udgangspunkt i Kognitiv System Teori, der søger at integrere mennesket som en natur-lig del af systemet, synes den valgte teori at være relevant. Virtual Reality har netop fokus på mennesket i centrum og de pædagogiske muligheder synes at være i stand til at dække hele det læringsmæssige spekter. Med udgangspunkt i den valgte målgruppe, lader der ikke til at være nogle af de adfærdsba-serede uddannelsesretninger, der kan udelukkes. Hvilket niveau der skal fokuseres på af-hænger af den enkelte aktørs uddannelsesmæssige niveau og erfaring. Den færdighedsbaserede adfærd er nødvendig i den indledende fase, hvor de grundlæg-gende færdigheder skal indøves i teknikerens sanse-apparat aktivitet, hvor der indledes med bevidste intentioner for sluttelig at opnå handlinger uden bevidst kontrol. Udover disse direk-te handlinger, vurderes det også at være muligt at overføre denne type pædagogik i forbin-delse med det holdningsbearbejdende emneområde. Et område der har stor fokus i flyme-kanikeruddannelsen og som via virtuel simulation vil kunne fremmes via positiv stimulering i indlæringen. Den regelbaserede adfærd vurderes at være endnu bedre tilpasset det virtuelle simulations-systems muligheder, da indlæringen af disse primært baseres på erfaringer eller en heuri-stisk tilgang. Pædagogiske emner som vurderes at modsvare systemets kapabiliteter i sær-deles tilfredsstillende omfang. Da grænsen mellem færdigheds- og regelbaseret adfærd ikke er tydelig, er det forbundet med usikkerhed at fastsætte denne indlæringsform i forhold til systemet. En teknikers dagligdag er forbundet med et antal lagrede sæt af regler og proce-durer og selvom de fleste af disse procedurer er nedskrevet, vil der for en stor del af disse være behov for automatik. En automatik som vurderes mulig at tilegne sig ved hjælp af den pædagogiske tilgang det virtuelle simulationssystem er i stand til at tilbyde. Den kundskabsbaserede adfærd baseres i højere grad på tilegnelse af viden og benyttes primært, hvor der ikke forefindes know-how eller hvor tidligere erfaringer kan tjene som mo-del. Det virtuelle simulationssystem vurderes specielt på dette område at være meget an-vendeligt og det er også denne adfærd der især ønskes trænet og udviklet hos flymekani-kergruppen. Viden tillært ved erfaringer, som medfører bevidste og refleksive tankeproces-ser til brug i forbindelse med problemløsning og beslutningstagen. I forbindelse med denne form for indlæring stilles der store krav til den operationelle realisme, hvilket ligeledes vurde-res at være i overensstemmelse med systemets styrker.


UKLASSIFICERET 36

5.3 DELKONKLUSION Følgende delkonklusioner er udledt i forbindelse med indeværende analyse:

• Systemets potentiale har dikteret den valgte didaktik. • Eleven som aktiv del af det simulerede miljø Realismeniveauet øges i væsentlig

grad. • Muligheden for timing af uddannelsen på baggrund af ALIS Fremmende for motiva-

tionen (konkret overblik over formålet med træningsopgaven) • Inddragelse af følesansen via aktive handsker Yderligere forøgelse af realismen. • Mulighed for læring i subsystemer Læring i hele det uddannelsesmæssige spekter. • Fokus på den enkelte elev Øget motivation som fremmer læringsprocessen. • Heuristisk læring fremmer nysgerrigheden og optimerer fokus Øget motivation • Behovet for instruktørtilstedeværelse er minimalt. • Nutidens elevers krav om selvstændighed i fokus Systemet tilpasset den kommen-

de kundegruppe. • Fokus på den enkelte elevs tempo og niveau Minimal spredning i testresultat. • Kognitiv System Teori integrerer mennesket som en naturlig del af systemet = Virtual

Reality har fokus på mennesket i centrum. • Den holdningsbearbejdende del af færdighedsbaseret adfærd vil kunne fremmes i

særlig grad via det virtuelle systems mulighed for positiv stimulering. • Erfaringsbaseret viden som medfører bevidste og refleksive tankeprocesser vurderes

at være en af systemets indlæringsmæssige styrker.


UKLASSIFICERET 37

6. SYNTESE Formålet med dette kapitel er at foretage en sammenfattende diskussion af de gennemførte analyser, hvorved de forskellige delkonklusioner diskuteres ud fra et samlet og overordnet perspektiv. Den komparative analyse tager udgangspunkt i de to indledende empiriske kapit-ler, hvorefter en yderligere sammenfattende diskussion foretages i forhold til den valgte ca-se. Der foretages ingen sammenfatning i dette kapitel, da resultatet af syntesen udgør spe-cialets konklusion. 6.1 KOMPARATIV ANALYSE AF EMPIRI Analysen af de to empiriske kapitler har resulteret i et antal delkonklusioner, som overordnet kan inddeles i følgende kategorier: Adfærdsbaseret læring, realisme og effektivitet, som kan suppleres med emnerne; tid, økonomi og personelressourcer. Indenfor de enkelte kategorier vil delkonklusionerne blive diskuteret og eventuelle ens- og modsatrettede af slagsen vil blive afklaret. 6.1.1 Adfærdsbaseret læring Den gennemførte analyse af de empiriske kapitler har ikke medført modsatrettede delkon-klusioner indenfor den adfærdsbaserede læring. Behovet for færdighedsbaseret læring i den indledende fase af teknikerens uddannelse og kravet om en heuristisk baseret læring i forbindelse med det senere krav om regelbaseret adfærd, vurderes det virtuelle system at kunne opfylde i meget tilfredsstillende grad. Den nødvendige realisme i forhold til disse forskellige adfærdsformer afhænger af opgaven og med den mulige grad af realisme og pædagogiske principper, peger det ligeledes på, at systemet kan opfylde kravene. 6.1.2 Realisme Den nuværende teknologiske udvikling peger på, at realismeniveauet kan blive så højt, at grænsen til den virkelige verden bliver næsten umærkelig. Den nødvendige grad af realisme bør dog kunne differentieres, da der i den indledende fase af den grundlæggende tekniker-uddannelse ikke umiddelbart lader til at være store krav til den fysiske gengivelse. Den hidtidige relativt skarpe niveauopdeling af simulatortyper synes at blive udvisket i for-bindelse med introduktionen af de nye typers evne til realismeskabelse. 6.1.3 Effektivitet I forbindelse med opnåelse af den ultimative effektivitet er det vigtigt at forholde sig til beho-vet kontra mulighederne. Det er derfor vitalt at undgå en teknologisk diktering af ønskerne, men i stedet forsøge at forankre den fastsatte didaktik. Dette forhold skaber dog mulighed for utidssvarende uddannelsesindhold og niveau såfremt de uddannelsesansvarlige ikke konstant har fokus på fastsættelsen af de uddannelsesmæssige målsætninger. 6.1.3.1 Tid Analysen peger på, at muligheden for praksisnær uddannelse i skolemiljøet vil resultere i et højere afgangsniveau og dermed en afkortning af den efterfølgende praktikperiode. Et for-hold der er stor fokus på fra de operative enheder, da denne praktikperiode kræver mange ressourcer i tidsperioden.


UKLASSIFICERET 38

6.1.3.2 Økonomi Den større og større automatisering af materielsystemerne medfører en bedre mulighed for simulering af disse. Grænsen mellem high og low fidelity simulatorer bliver således udlignet, hvilket peger på at kravene til simulationssystemerne bliver mindre med følgende økonomisk fordelagtige systemer som resultat. Selvom systemerne umiddelbart lader til at blive billigere i forhold til ydelsen er der flere for-hold, der peger på at økonomien i driftsfasen øges væsentligt. Derfor er det vigtigt med en øget fokus på udarbejdelsen af en hensigtsmæssig didaktik, så behovene er fastlagt. 6.2 KOMPARATIV ANALYSE AF EMPIRI OG CASE I forlængelse af ovenstående indledende sammenfattende analyse overføres resultatet af denne og danner grundlag for den komparative analyse i forhold til den valgte case, som vil blive gennemført efter samme skabelon. Der vil i denne fase af analysen være fokus på modsatrettede delkonklusioner og eventuelle tilføjelser, hvilket udelukker gentagelser fra tidligere, med mindre de er indeholdt i analysen af casen. 6.2.1 Adfærdsbaseret læring Der er umiddelbar overensstemmelse mellem det valgte system og det teoretiske grundlag. I begge tilfælde er mennesket i fokus og en integreret del af systemet. Systemets mulighed for positiv stimulering peger på en særlig stor effektivitet i forhold til den holdningsbearbej-dende del af den færdighedsbaserede adfærd. Yderligere vurderes systemet at være særdeles effektivt i forbindelse med at tilføre erfa-ringsbaseret viden som medfører bevidste og refleksive tankeprocessor. 6.2.2 Realisme Med muligheden for inddragelse af følesansen via de særlige virtuelle handsker og med ele-ven som en aktiv del af selve det simulerede miljø forøges graden af realisme yderligere. Dette sammenholdt med vurderingen vedrørende den generelle teknologiske udvikling peger på, at realismeniveauet vil gøre det svært at skelne mellem virkeligheden og simulationen. 6.2.3 Effektivitet At uddannelsesenhederne skal undgå en teknologisk styring af deres uddannelsesretning står umiddelbart i kontrast til, at det valgte system netop har ladet didaktikken styre af det teknologiske potentiale. Som udgangspunkt er forholdet ikke problematisk, da udviklingen ligger forud for Forsvarets forventede modtagelse af systemet. Men såfremt leverandøren fastholder denne indstilling for den videre udvikling og tilpasning, er det et forhold, der skal have opmærksomhed. Der er fokus på elevernes krav om selvstændighed, hvilket modsvarer den kommende kun-degruppes behov. Dette sammenholdt med en heuristisk tilgang sikrer en øget motivation, da elevens nysgerrighed vækkes. Muligheden for tilpasning af det indlæringsmæssige tem-po og niveau peger på en væsentlig resultatforøgelse samt minimering af spredningen. Den virtuelle træners mulighed for at opdele læringen i subsystemer gør den egnet til brug for alle elevniveauer. Det netværksbaserede logistiske system vurderes at være særdeles fremmende for motiva-tionen, da såvel formål som timing af uddannelsen fremstår klart for brugeren.


UKLASSIFICERET 39

6.2.3.1 Personelressourcer Systemet er baseret på heuristisk læring, hvorfor behovet for tilstedeværelse af instruktører er minimalt. 7. KONKLUSION Problemformuleringen for denne opgave er som følger:


Formuleringen indeholder to spørgsmål, som fokuserer på henholdsvis effektiviteten og gra-den af realisme. Analysen viser, at fremtidens simulationssystemer vil sætte nye standarder for den lærings-mæssige effekt og yderligere vil de kunne præsentere en grad af realisme, der gør det van-skeligt for aktøren at skelne oplevelsen fra virkeligheden. I relation til effektiviteten peger analysen på, at der dels vil være en direkte målbar resultat-mæssig fremgang i forhold til de hidtil benyttede systemer og dels en ressourcemæssig ge-vinst. Den nye pædagogiske model sikrer en individuel tilpasset indlæring, som lader til at medføre et bedre overordnet resultat. Ressourcemæssigt vil modtagelsen af det nye system medføre en tidsmæssig besparelse, da det bliver muligt at gennemføre praksisnær uddan-nelse i skolemiljøet. Yderligere vil der også være mulighed for en økonomisk gevinst i takt med materielsystemernes større grad af automatisering, som medvirker en forenkling af si-mulationssystemerne. Sluttelig peger analysen på en personelmæssig besparelse, da den pædagogiske tilgangsvinkel vil være baseret på en langt højere grad af selvlæring. Systemets anvendelighed i forhold til de forskellige adfærdsformer dækker hele spektret og behovet synes at være til stede for samtlige disse kategorier, hvor opdelingen peger på an-vendelse af færdighedsbaseret adfærd i den første fase af uddannelsesforløbet og siden hen større fokus på den regel- og kundskabsbaserede adfærd. Systemets har mennesket i fokus, hvilket sikrer optimal indlæring. Med hensyn til i hvilken grad simulationssystemerne bliver i stand til at erstatte virkelighe-den, peger analysen på, at brugerne vil få svært ved at skelne virkeligheden fra det simule-rede miljø. I JSF Virtual Engine Trainer bliver aktøren en integreret og aktiv del af lærings-miljøet og med involveringen af yderligere sanseapparater vil realismeopfattelsen blive yder-ligere forstærket. Kildematerialet er udelukkende baseret på åbne kilder, hvorved der kan eksistere ikke er-kendte informationer, som kunne have medført et andet resultat. De analyserede tests er foretaget af leverandøren, hvilket kan resultere i fejlagtig resultatformidling. Dog er et stort antal partnerlande involveret som kontrollanter i forbindelse med disse undersøgelser, hvil-ket øger reliabiliteten. Grundlæggende er fremtiden vanskelig at spå om, men den seneste tids teknologiske udvikling har vist, at systemerne sjældent fremviser en langsommere udvik-ling end forudset. Samlet set vurderes kildematerialets pålidelighed at være tilfredsstillende.


UKLASSIFICERET 40

8. PERSPEKTIVERING Jævnfør specialets konklusion kan Flyvevåbnets flymekanikere se frem til et træningssy-stem, der sætter nye grænser for, hvad der hidtil har været anset for muligt i forbindelse med simulation. Graden af realisme og fokuseringen på den enkelte elev, vil medføre en helt ny uddannelsesmæssig dimension. Men hvad kan resten af det danske forsvar se frem til i for-bindelse med uddannelse og træning på fremtidens materielsystemer? Dette spørgsmål vil være udgangspunktet for indeværende perspektivering, hvor specialets indledende afgrænsning udvides, men med fortsat fokusering indenfor den uddannelses- og træningsmæssige kategori. Indenfor det øvrige Flyvevåben har der som tidligere nævnt sædvanligvis været fokus på pilotgruppen og netop denne gruppe vil i særlig grad opleve en forandring såfremt valget falder på F-35 JSF Joint Strike Fighter. Flyet produceres nemlig ikke i en tosædet trænings-version, hvorved overgangen fra træning til skarp flyvning alene baseres på simulatorbaseret træning. Også indenfor dette emneområde spiller Virtual Reality en vigtig opgave. Modsat nødven-digheden for de særlige tredimensionelle briller, kan pilotgruppen benytte det hjelmbaserede display61 som projektering for de nødvendige flyoperative oplysninger. Således bliver piloten i stand til at foretage en stor del af den operative træning udelukkende med en hjelm og joy-sticks som simulator hardware. Udover den individuelt baserede uddannelse og træning vil der i høj grad blive mulighed for opkobling til netværk. Den teknologiske udvikling har gjort det muligt at tilføre denne net-værksbaserede træning nye dimensioner. Det behandlede materielsystems globale informa-tive netværk (ALIS) vil gøre det muligt at foretage koordineret træning med kolleger overalt på kloden, hvilket kan være særdeles nyttigt i forbindelse med eksempelvis internationale operationer. Da det kun er et begrænset antal af den samlede teknikergruppe, der er med ude på operationen, vil en del af den samlede know-how befinde sig tilbage i Danmark. Med adgangen til netværksopkobling og de nye simulationssystemers potentiale, vil den hjemlige teknikergruppe kunne mødes med den udstationerede i det virtuelle miljø og dermed optime-re muligheden for løsning af problemet. I hvor høj grad det eventuelt kan medføre et reduce-ret behov for antallet af udsendte teknikere kan danne grundlag for et studie i sig selv. I takt med implementeringen af koncepten vedrørende Netværks Baserede Operationer, må det også forventes, at simulationsfaciliteter bliver en integreret del af netværket og at disse faciliteter vil kunne anvendes til træning og øvelser på alle niveauer.62 Missionsorienteret træning med multinational deltagelse bliver således muligt, hvilket hidtil har været forbundet med astronomiske omkostninger grundet kravet og nødvendigheden af real life training. Som nævnt i indledningen har rumfarts- og flyindustrien historisk været styrende for den øv-rige industris udvikling. Således vil den omtalte og behandlede teknologi med stor sandsyn-lighed blive implementeret for de øvrige værn indenfor den nærmeste fremtid. Indenfor de senere år har værnene allerede oplevet en massiv tilgang af simulationssystemer. En af år-sagerne til dette skal findes i den større grad af automatisering af materielsystemerne, hvil-ket har medført en øget specialisering af de enkelte operatører. Eksempelvis kan en skibs-

61 Helmet Mounted Display: En ny teknologi, der muliggør projektering af flyets instrumenter på indersiden af pilotens visir. Informationer der hidtil er blevet præsenteret for piloten via instrumenteringen eller på en lille glasrude forrest i cockpittet (Head Up Display). 62 FOFT Rapport nr. M-16/2005, s. 26.


UKLASSIFICERET 41

eller kampvognsfører ikke som tidligere alene basere sine handlinger på operationelle ma-nøvrer, men bliver i langt højere grad nødt til at lade sig styre af elektroniske input. En æn-dring som har medført et øget behov for specialistuddannelse, men som samtidig har med-ført en forbedret mulighed for udvikling af simulatorbaseret uddannelse grundet den tidligere omtalte forøgede grad af automatisering. I den indledende fase er uddannelse og træning på selve materielsystemerne forbundet med stor risiko og en deraf følgende stor omkostning. Da simulatorerne yderligere har mulighed for at tilføre operative forhold, som kun sjældent optræder i den virkelige verden, vil der kun-ne ses et stærkt forøget brug af disse typer. Ovenstående potentialer vil kunne revolutionere den militære uddannelse i den nærmeste fremtid. Det er derfor nødvendigt at fastholde, at udgangspunktet for al undervisning og læ-ring er analyse af uddannelsesbehov og definering af uddannelsesmål. Gennem didaktisk funderet kontrol med hele processen fra planlægning, udvikling, anskaffelse og implemente-ring kan de optimale løsninger findes. Det er nødvendigt, at didaktik i form af eksplicitte og videnskabeligt baserede metoder inddrages i planlægning, tilrettelæggelse, gennemførelse og kontrol, hvis de store investeringer i nye avancerede redskaber skal give det optimale afkast. Den fortsatte udvikling af militære koncepter og de stigende krav til den enkelte sol-dat skærper dette krav.63

63 FOFT Rapport nr. M-16/2005, s. A60.


UKLASSIFICERET 42

Tillæg A, bibliografi Bøger • Farmer, Erik m.fl. “Handbook of Simulator-Based Training”. Ashgate, 1999. • Patrick, John. “Training Research and Practice”. Academic Press, 2002. • Rasmussen, Jens m.fl. ”Cognitive System Engineering”. Wiley, 1994. • Bainbrigde, Lisanne m.fl. ”Developing skills with information technology”. Wiley, 1989. Publikationer • Paideia, Forsvarsakademiet. 13. årgang, 2005. • Militært tidsskrift nr. 5, december 2001. Rapporter • FOFT Rapport nr. M-16/2005 af S. Bergstein, N. Krarup-Hansen og P. Lawætz. • Institute for Defence Analysis. Educational Uses of Virtual Reality Technology, Christine

Youngblut. 1998. • FORCE Technology. Recent Development in Simulation to Aid Training in the Maritime

Industry af Koester, Thomas og Sørensen, Peter. Oktober 2001. • Lockheed Martin Report: JSF Autonomic Logistic Information System Overview by Pro-

gram Manager Jo Anne Puglisi, Lockheed Martin. November 2004. • Lockheed Martin Report: JSF Virtual Engine Trainer System Overview by Chief Engineer

Peter D. Walker, BAE System, January 2005. Studier/Undersøgelser • Lockheed Martin Test: “Effectiveness of JSF Virtual Engine Trainer” at Sheppard Air

Force base, Wichita, Texas by Peter D. Walker, BAE Systems. February 2005. Øvrige • NATO Modeling and Simulation (M&S) Master plan, 1998


UKLASSIFICERET 43

Bilag 1, Specialestruktur

Simulation i Fremtidens Forsvar€¦ · UKLASSIFICERET Peter Gyde Hansen, Douhet UKLASSIFICERET 6...

Documents

Transcript of Simulation i Fremtidens Forsvar€¦ · UKLASSIFICERET Peter Gyde Hansen, Douhet UKLASSIFICERET 6...